Знатокам в области Flash-накопителей и SSD-дисков хорошо известны такие термины, как SLC, MLC и TLC, которые являются сокращениями от используемых технологий Flash-памяти. Теперь, благодаря стараниям компании Samsung, этот ряд дополнился еще двумя аббревиатурами, V-NAND и CTF, которые имеют непосредственное отношение к новым микросхемам «3D Vertical NAND» памяти, массовое производство которых было начато совсем недавно на производственных мощностях компании. Следует заметить, что, создавая новую V-NAND Flash-память, специалисты компании Samsung пытались не только увеличить объемы и другие показатели новых микросхем, их основной целью являлся аккуратный обход большинства проблем и ограничений, с которыми сталкиваются все разработчики Flash-памяти в последнее время.
Чипы новых микросхем V-NAND изготавливаются по технологии 10 нм, а плотность хранения информации начинается со значения 128 Гб на чип. Чип имеет структуру, в которой друг над другом могут находиться до 24 отдельных слоев, содержащих матрицы из ячеек Flash-памяти. Такая инновационная структура позволила компании Samsung увеличивать показатель плотности записи и хранения информации без необходимости увеличивать площадь кристалла чипа в целом.
Второй термин, CTF, расшифровывается как «Charge Trap Flash», и это является главной особенностью нового типа Flash-памяти. Обычная NAND Flash-память хранит информацию в виде электрического заряда плавающего затвора транзистора ячейки памяти. Присутствие заряда на затворе и его отсутствие соответствуют логическим 0 или 1, записанным в данную ячейку памяти. Однако, новая V-NAND память компании Samsung обходится без использования плавающего затвора. В технологии CTF электрический заряд, определяющий записанную в ячейке информацию, помещается в специальную область удержания заряда (holding chamber), которая изготовлена из непроводящего нитрида кремния (SiN), что позволяет избежать влияния на ячейку зарядов расположенных рядом ячеек и обойти еще несколько ограничений.
Эти ограничения имеют отношение к долговечности, к надежности ячеек памяти с плавающими затворами и к количеству энергии, требующейся для стирания и перезаписи информации в ячейке. Не вдаваясь в глубины физического процесса можно сказать, что каждый раз, когда требуется обновить информацию в ячейке памяти, в области затвора транзистора всегда остаются лишние электроны, пойманные в ловушку и остающиеся там навсегда. Через какое-то количество циклов стирания-записи количество этих электронов увеличивается настолько, что информация, записанная в ячейке, уже не может быть достоверно прочитана. И эта проблема становится все острее и острее по мере того, как исследователи стараются уменьшить размеры одной ячейки NAND памяти.
Переход от транзисторов с плавающим затвором к технологии Charge Trap Flash позволяет избежать практически всех вышеизложенных проблем. Благодаря этому чипы V-NAND памяти имеют в два раза больший срок службы, в десять раз больший ресурс по количеству циклов перезаписи и в два раза большую скорость работы, нежели чипы обычной NAND памяти.
Специалисты компании Samsung прогнозируют, что использование новых чипов V-NAND памяти в SSD-дисках позволит снизить стоимость 1 гигабайта до уровня 2.5 долларов и позволит SSD-дискам перешагнут планку объема в 1 терабайт. К сожалению, пока еще неизвестно, когда станут доступны SSD-диски потребительского уровня, заполненные микросхемами V-NAND памяти. Но первые SSD-диски большого объема с микросхемами V-NAND памяти и со специализированным контроллером производства Samsung, предназначенные для дорогих вычислительных систем и датацентров, появятся уже в ближайшее время.