Las diferencias entre NAND Y V-NAND de las que todo el mundo habla

Las diferencias entre NAND Y V-NAND de las que todo el mundo habla

Dentro del amplio abanico de las memorias flash, que son aquellas capaces de retener los datos sin necesidad de mantener una alimentación por una fuente de energía, encontramos las memorias NAND y V-NAND. Hoy hablaremos sobre sus diferencias y mejores aplicaciones.

Diferencias entre NAND y V-NAND

La arquitectura de memoria NAND es la más utilizada en la construcción de discos SSD. A pesar de que las memorias NOR son más rápidas, al permitir una lectura, borrado y escritura byte a byte, que favorece el acceso directo, la memoria NAND Flash supera a las NOR en dos aspectos fundamentales:

– Ocupa menos espacio.

– Es mucho más económica.

Las celdas

La celda de la memoria es la última parte de su estructura. Es justo donde se almacenan los bits, es decir, la parte que se borra, escribe y lee en primer instancia. Para acceder a ella tenemos que movernos a través de toda una estructura, ya que el disco está compuesto por múltiples chips de memoria NAND. Cada chip se estructura en muchas matrices y, a su vez, cada matriz tiene dos planos generalmente, aunque pueden ser más. Estos planos se dividen en bloques, y los diferentes bloques se subdividen finalmente en páginas; cada página es la que contiene las diferentes celdas. Todas estas subdivisiones de la estructura se articulan en forma de capas superpuestas. Para acceder de la primera capa hasta la celda hemos de atravesar todas las capas.

Aunque la lectura y escritura se realizan a nivel de página, antes de poder realizarlas hemos de proceder al borrado del bloque que se ejecuta al nivel de las celdas básicas. Esto hace que lectura, escritura y borrado deban realizarse secuencialmente y en un constante ir y venir de la celda a la página, por lo que se ralentizan los procesos respecto a otros tipos de memoria. Además, las celdas se escriben en dos estados básicos diferenciados por su carga eléctrica: pueden presentar un estado lleno o vacío, cargado o descargado de electricidad.

En un primer momento, los chips de memoria incorporan en su arquitectura celdas de 1 bit. Es lo que conocemos como celdas de un solo nivel, o SLC, que presentan el inconveniente de su reducida capacidad de almacenamiento, aunque eliminan la posibilidad de error y son de muy rápido acceso. Para superar el problema de la capacidad se desarrollan celdas de dos niveles, MLC. El problema es que estas, aunque abaratan el coste por bit, presentan mayores posibilidades de error y corrupción de datos y mayor desgaste físico de la memoria, por lo que el disco tiene menos fiabilidad y durabilidad que un SLC. A estos problemas se añade que para mantener la seguridad y fiabilidad de los datos, los procesos ECC, de detección y corrección de errores por parte del controlador han de multiplicarse, lo que hace que los discos sean todavía más lentos.

Partiendo de estos avances, y para superar las limitaciones de almacenamiento de los SLC, se siguen desarrollando chips que multiplican los bits en celdas. Están los de tres celdas, TLC, y los de cuatro celdas, QLC.

A pesar de seguir desarrollos tecnológicos de muy alto nivel en controladores, que resuelven ciertas limitaciones de los MLC, todavía no se ha conseguido superarlos en cuanto a seguridad de datos y duración, derivadas principalmente de la sobrecarga en los ciclos de lectura de las celdas al multiplicar el número de bit y la densidad de celdas; y en cuanto a la fiabilidad, al tener que hacer lecturas en hasta 16 niveles de voltaje por celda.

Tipos de memoria NAND Flash

Como consecuencia de estos problemas, que no se consiguen resolver de una forma óptima solo modificando las celdas, Samsung fue el primer fabricante que pasó a otra solución: apilar capas verticalmente. Y es que la arquitectura original de la memoria NAND Flash, la que conocemos originalmente como tipo NAND, presenta una disposición horizontal de los bloques: una sola capa de celdas conocida como disposición planar.

El camino para incrementar la capacidad de almacenamiento, como hemos visto, ha sido intentar maximizar los bits por celdas. Pero también se ha recurrido a disminuir el tamaño de las celdas incrementando su densidad en este plano, lo que tiene sus límites físicos y funcionales.

Surge así la V-NAND, denominada 3D NAND por otros fabricantes, que basa su arquitectura en apilar celdas en diferentes capas de silicio. Las ventajas de estas unidades de memoria flash V-NAND son que esta disposición permite mayor densidad de celdas con un coste de producción más bajo y que, a su vez, son más rápidas y de mayor fiabilidad y duran más.

Hoy por hoy los fabricantes más importantes, como Samsung, Intel y Micron, siguen trabajando en la combinación de esta tecnología vertical con el desarrollo de celdas QLC confiables. Se espera que pronto un disco SSD de 3,5 TB tenga el tamaño de una pastilla de goma de mascar. Para saber más sobre las memorias flash de alta calidad en arquitectura NAND y VNAND, solo tienes que contactar con nosotros.