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外行也來看門道,東芝XL-FLASH是如何做到比SLC還要快

上傳:yangha31     來源:信息存儲服務     日期:2019-09-15

[摘要]  
   提到SLC閃存,很多朋友的心態都是仰望的。畢竟在很多朋友認識固態硬盤之前,SLC就已經功成身退,被MLC閃存所取代。在3D TLC的世界討論3D SLC多少有著一些崇拜在其中
 
[正文]    

   提到SLC閃存,很多朋友的心態都是仰望的。畢竟在很多朋友認識固態硬盤之前,SLC就已經功成身退,被MLC閃存所取代。在3D TLC的世界討論3D SLC多少有著一些崇拜在其中。

外行也來看門道東芝XL-FLASH是如何做到比SLC還要快

 
  但是筆者要說的是,東芝近期在FMS閃存峰會上發布的XL-FLASH并非是簡單在BiCS 3D架構下對SLC閃存的復刻,而是一次全新的技術革新。

外行也來看門道東芝XL-FLASH是如何做到比SLC還要快

 
  作為閃存的發明者,東芝研發XL-FLASH的目標是低延遲、高帶寬,于DRAM內存和當前3D TLC之間尋找新的技術層。XL-FLASH比普通閃存快,在具備較低讀寫延遲的同時還具備DRAM所沒有的斷電數據保持能力,它就像一個“內存”與“硬盤”的結合體。

外行也來看門道東芝XL-FLASH是如何做到比SLC還要快

 
  為什么選擇NAND結構?

  東芝是NAND閃存的發明者,憑借BiCS架構在3D NAND閃存方面擁有著獨到的技術優勢。筆者認為,在NAND閃存基礎上進行創新,一方面有助于降低全新架構的研發風險,另一方面也能直接找準NAND閃存中的原有痛點所在,有的放矢地提升性能表現。

  XL-FLASH與普通3D NAND有什么不同?

外行也來看門道東芝XL-FLASH是如何做到比SLC還要快

 
  首先是4KB Page。很多朋友都知道固態硬盤會針對4KB讀寫進行優化,這是因為現實中操作系統對硬盤的讀寫以隨機訪問為主,其中隨機讀取的粒度又以4KB為多。但實際上3D TLC的一個Page頁有16KB容量。

  Page大小會影響閃存性能。對于采用16KB Page的BiCS閃存而言,主機每讀取4KB數據,實際通過閃存接口傳輸到主控的是16KB,增加了讀取延遲。同樣的,當主機請求寫入4KB數據時,主控可能需要在SRAM緩沖區內等待湊齊16KB內容再行寫入,同樣影響效率。XL-FLASH采用4KB作為Page大小,直擊性能關鍵。

  其次是128Gb die容量。對于普通消費者來說,大家關心的是固態硬盤的整體容量,但對于制造商來說,單個閃存Die的容量關系到制造成本。對于SLC類型的閃存而言,128Gb的單die容量是一項了不起的成就,相比當代主流3D TLC只降低1/2左右,但是性能和耐久度表現會有質的提升。

  最后是16-Plane架構。多平面架構可以提升每個閃存die之內的并發性能,當代3D TLC閃存大都采用2-Plane結構,東芝在XL-FLASH中將這一數值大幅提升至16-Plane,目的很明確:瞄準DRAM內存級帶寬。

  XL-FLASH與普通3D NAND有什么相同點?

  XL-FLASH也會采用BiCS三維堆疊技術。

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  閃存提升存儲密度并降低單位容量成本的手段主要有制程微縮(目前已經接近瓶頸期)、每單元存儲更多比特數據(SLC->MLC->TLC->QLC)和3D堆疊三種,前兩種都會影響性能與耐久度。XF-FLASH在保持SLC結構的同時,3D堆疊可以帶來成本優勢,這是過去平面SLC閃存所無法得到的。

  2/4/8die封裝。在我們直視可見的閃存顆粒之內,可以同時封裝多個閃存die。對于XL-FLASH來說,128Gb/die、8die封裝傳遞出的信息是:單個XL-FLASH閃存顆粒可以提供128GB存儲空間。

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  單個顆粒的存儲容量對于在緊湊空間內的存儲裝置至關重要,譬如超極本、二合一筆記本電腦甚至是手機平板

  XL-FLASH應用以及同我們的交集

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  目前3D TLC依然還是家用SSD的主流,XL-FLASH瞄準的主要是企業級和數據中心級高性能存儲中對于低延遲的需求、對于超大內存容量的需求。未來隨著XL-FLASH成本的下降以及3D QLC的全面普及,相信XL-FLASH也會有機會作為QLC閃存的加速媒介進入到個人電腦硬件當中。

   (新聞稿 2019-09-17)


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