در مقاله‌ی امروز به بررسی آینده فلش مموری‌های می‌پردازیم. در این بین با نگاهی به انواع تکنولوژی فلش‌ها تا به امروز آینده‌ی هر کدام را بررسی می‌کنیم. طی بررسی های انجام شده آنچه برای آینده فلش مموری بیان میشود، فلش مموری هایی با سرعت بی سابقه و ظرفیت بی نهایت اعلام است.
پیش‌بینی آینده هر فناوری موضوع ساده ایی نیست و فناوری حافظه نیز از این قاعده مستثنی نیست. با این حال، وقتی صحبت از فلشNAND، حافظه کلاس ذخیره‌سازی و NVMe-oF میشود، احتمالات بسیار زیادی وجود دارد. چیزی که به طور قطع می‌توان به آن اشاره کرد، آینده فلش NAND شامل لایه‌ها و بیت‌های بیشتری در هر سلول است.
در سال‌های اخیر، فناوری تولید فلش با سرعت قابل توجهی تکامل یافته است. فروشندگان و برندهای معتبر این حوزه نیز با سرعت بیشتری کالاها و محصولات خود را تولید می‌کنند. این امر در مورد فلش مموری و تولید محصولی با میزان ذخیره‌سازی بالاتر، سرعت بیشتر و مقاومت بالاتر رخ داده است. اما تولید کنندگان همچنان به دنبال ارتقاء محصولات خود و بهبود آن‌ها هستند. پس همچنان می‌توان به تغییرات در این حوزه امیدوار بود.
آینده 3D NAND
بسیاری از تحلیلگران بر این باورند که تولیدکنندگان تا زمانی که دیگر امکان پذیر نباشد همچنان به افزودن لایه‌ها به فلش 3D NAND ادامه می‌دهند. پیش از این تا سال ۲۰۲۱، فلش 3D NAND دارای ۱۹۲ لایه را ایجاد کرده و این لایه‌های به ۲۵۶ لایه تا سال ۲۰۲۲ رسید. رئیس و تحلیلگر اصلی Forward Insights، انتظار دارد تولیدکنندگان به افزایش تعداد لایه‌ها و همچنین تراکم بیت ادامه دهند.
رئیس شرکت Coughlin Associates، این موضوع که تعداد لایه‌ها همچنان افزایش می‌یابد را تایید نمود. اما با استفاده از دستگاه‌هایی که از لایه‌های نازک‌تر استفاده می‌کنند. با این حال محدودیت‌هایی برای نازک شدن این لایه‌ها برای سرعت رسوب گذاری وجود دارد. وی گفت: افزایش تعداد لایه‌ها نیاز به تجهیزات متفاوت و بیشتر و در نهایت کارخانه جدید دارد.
همچنین به دلیل مشکلات تولید، سرعتی که 3D NAND می‌تواند، بدون پیشرفت‌های تکنولوژیکی اضافی، به ویژه توانایی استفاده از چند بیت در هر سلول، کاهش می‌یابد. افزودن بیت‌های بیشتر در هر سلول منجر به کندتر شدن عملکرد میشود، زیرا اصلاح خطای بیشتری مورد نیاز است. این امر همچنین استقامت سلول را کاهش میدهد.
آینده QLC و PLC NAND
آینده فلش مموری NAND به ناچار حول محور تعداد بیت در هر سلول می‌چرخد. در سال گذشته، استفاده از سلول چهار سطحی (QLC) NAND، با چهار بیت در هر سلول، عمدتاً روی رایانه‌های شخصی اجرا گردید، اما این موضوع درحال تغییر است. امسال، انتظار داریم که درایوهای QLC برای ذخیره‌سازی و استفاده از آن‌ها در محصولات ذخیره سازی را تجربه کنیم. تولید کنندگان فلش مموری‌ها بیشتر از همیشه در مورد کار یا تولید دستگاه‌های QLC صحبت می‌کنند.
نظرات وونگ و کفلین پیرامون آینده فلش QLC و PLC NAND
وونگ گفت، با استفاده از QLC اندازه گیری تراکم بیت و کاهش هزینه‌ها در دستگاه‌های فلش دشوارتر میشود. با این وجود، حافظه فلش NAND برای مدت طولانی مورد استفاده خواهد بود، زیرا همچنان به طور قطع هیچ فناوری وجود ندارد که بتواند بر اساس تراکم بیتی رقابت کند.
علی‌رغم این نگرانی‌ها، شتاب زیادی در اطراف QLC وجود دارد و محصولات جدید به طور منظم عرضه می‌شوند. مدیر کل Objective Analysis می‌گوید: «یک چیز جالب در مورد NAND سه بعدی این است که اندازه و ظرفیت سلول را در طول چندین نسل تقریباً یکسان نگه داشته است و این از توسعه QLC خوب پشتیبانی کرده است.
حتی در این صورت، در آینده حافظه فلش مموری به احتمال زیاد شاهد تاثیر بیت‌های بیشتری در هر سلول بر استقامت خواهیم بود. و به همین دلیل است که QLC NAND محدود به بارهای خواندنی خواهد بود و عملیات نوشتن به دقت کنترل و محدودتر میشود.
کوفلین گفت، با این حال، QLC و PLC NAND را می‌توان با فلاش سلول تک بیتی (SLC) جفت کرد تا SSD های هیبریدی ایجاد کنند. او گفت: «ایده‌های حافظه و ذخیره‌سازی ممکن است به ایجاد فناوری‌های فلش متعددی کمک کند که می‌توانند برای تمرکز نوشتن در فلش SLC و خواندن از QLC یا حتی فلش PLC استفاده شوند. اتفاق نظر این است که QLC و PLC NAND به احتمال زیاد به تنهایی برای برنامه‌های کاربردی با کارایی بالا استفاده نمی‌شوند.
آینده NVMe-oF
همانطور که SSD های NVMe بیشتر برای ذخیره‌سازی در مرکز اطلاعات مورد استفاده قرار میگیرند، پیش بینی میشود که فشار برای ترکیب دیگر محصولات نیز بوجود آيد. در حال حاضر، استفاده ازNVMe-oF در محصولاتی مانند Dell EMC PowerMax می‌بینیم که از NVMe-oF برای ارائه تأخیر کمتر و زمان‌های پاسخ سریع‌تر برای برنامه‌های کاربردی با منابع فشرده پشتیبانی می‌کند. هاندی معتقد است NVMe-oF احتمالاً به یک نمونه و سمبل استاندارد تبدیل میشود که استفاده از فلش را به سرعت رشد می‌کند.
کوفلین پا را فراتر گذاشت و پیش‌بینی کرد که NVMe-oF به فناوری ذخیره‌سازی شبکه غالب تبدیل خواهد شد، «مخصوصاً برای برنامه‌های ذخیره‌سازی اولیه، اما شاید حتی با ذخیره‌سازی مبتنی بر HDD در آینده». وسترن دیجیتال قبلاً ذخیره‌سازی HDD در قالب OpenFlexکه شامل یک اتصال NVMe-oF است را امتحان کرده است. کوفلین گفت، اگر به درستی انجام شود، NVMe-oF می‌تواند عملکرد ذخیره‌سازی شبکه را نزدیک به پهنای باند داخلی دستگاه ذخیره سازی NVMe ارائه دهد. NVMe-oF همچنین استفاده از حافظه راه دور را امکان پذیر و “رویکردهای مجازی سازی و انتزاعی جدید” ایجاد می‌کند.
حافظه کلاس ذخیره سازی و سایر فناوری های نوظهور
با عرضه DC Persistent Memory اینتل، آینده فلش مموری و حافظه کلاس ذخیره سازی (SCM) حافظه-ذخیره سازی امیدوارکننده‌تر از همیشه شد. SCM تا حدودی نقش مهمی در ایجاد این لایه جدید ایفا خواهد کرد، زیرا می‌تواند در شرایطی میزان تأخیر را که داده‌ها قبل از انتقال به حافظه در معرض خطر هستند، کاهش دهد.
SCM می‌تواند یک لایه جدید به سلسله مراتب حافظه-ذخیره سازی بیاورد. آینده SCM تنها با “میزان پولی که اینتل مایل است برای ایجاد بازار خرج کند” محدود میشود.این شرکت احتمالاً سالانه میلیاردها دلار در این سرمایه گذاری ضرر می‌کند، اما اضافه کرد که اینتل در فروش پردازنده‌های با قیمت بالاتر ضرر خود را جبران خواهد کرد. متخصصان این حوزه بر این باورند که هیچ فروشنده دیگری نمی‌تواند این اقدام را توجیه و دست به چنین حرکتی بزند.
اما جنبش SCM به ماژول‌های حافظه پایدار اینتل محدود نمی‌شود. چندین کارخانه تولید تراشه‌ها در دست ساخت است. در این کارخانه‌ها دستگاه‌های نوع SCM مبتنی بر فناوری‌هایی مانند RAM مغناطیسی (MRAM) و RAM مقاومتی (RRAM) را علاوه بر سایر حافظه‌های در حال ظهور، ارائه می‌کنند.
MRAM با حرکت از گشتاور تونل چرخشی به فناوری گشتاور مدار چرخشی سریع‌تر میشود. با چنین پیشرفت‌هایی و با اندازه کوچکتر MRAM، می‌بینیم که در نهایت جایگزین حافظه نهان سطح پایین‌تر پردازنده میشود. احتمالاً حتی رجیسترها را با حافظه غیر فرار جایگزین می‌کند. در نتیجه، تمام حافظه‌ها می‌توانند به حافظه غیر فرار تبدیل شوند که می‌تواند بسیار زیاد باشد. مفاهیمی برای طراحی، امنیت و برنامه‌نویسی الکترونیک آینده.”
نگاهی به آینده فلش مموری
فلش همچنان به عنوان لایه بین HDD و لایه‌های کانال حافظه، حتی پس از اینکه حافظه کلاس ذخیره‌سازی به جریان اصلی تبدیل شود، ادامه می دهد. حافظه‌های پایدار نسبت به فلش NAND برای جابه‌جایی رم پویا (DRAM) بیشتر عمل می‌کنند، مشابه روشی که NAND SSD رشد DRAM را در مراکز اطلاعات کاهش میدهد. در عین حال، فناوری‌های ذخیره‌سازی مانند NVMe-oF و ذخیره‌سازی تعریف‌شده با نرم‌افزار به طور گسترده‌تری مورد استفاده قرار خواهند گرفت و بهره‌وری بیشتری را از منابع کمتر کاهش می‌دهند.
حافظه غیر فرار حالت جامد در حال تحول سریعی است که اساساً نحوه انجام محاسبات را تغییر خواهد داد. این تغییرات دستگاه‌های کم مصرف را برای کاربردهای لبه و نقطه پایانی مانند اینترنت اشیاء 5G است. به ویژه برنامه‌های با محدودیت انرژی که به باتری‌ها یا سلول‌های خورشیدی متکی هستند، فعال می‌کند. فناوری‌هایی مانند رم مغناطیسی می‌توانند به اندازه DRAM ارزان شوند و در نهایت جایگزین آن شوند. در درازمدت، حافظه و پردازش می‌توانند با هم ترکیب شوند تا پردازش واقعی درون حافظه ایجاد کنند.
با همه حساب‌ها، آینده فلش مموری و دیگر فناوری های نوظهور حافظه مانند همیشه امیدوارکننده است. در آغاز یک “انفجار کامبرین” برای حافظه حالت جامد هستیم. این تغییرات از یک روش منحصر به فرد آدرس دهی فلش به یک فرآیند کاملاً انعطاف پذیر و قابل تغییر دسترسی به اطلاعات در زمانی که به آن نیاز دارید در حال تغییر است. با کار روی تراکم بیت‌ها، پروتکل‌هایی که به دستگاه‌های فلش دسترسی پیدا می‌کنند. و حرکت در حوزه‌هایی مانند ذخیره‌سازی محاسباتی، “تازه احتمالات ما در زمینه آغاز و دروازه‌های جدید برایمان باز شده است.”
