Solidigm, el brazo de investigación y fabricación de NAND vendido por Intel a SK hynix, acudió a la Flash Memory Summit 2022 para mostrar un prototipo de SSD terminado y en funcionamiento que incorpora la última tecnología NAND de la empresa: Penta-Level Cell (PLC). PLC se basa en la densidad NAND al agregar la capacidad de que una sola celda almacene hasta 5 bits de datos (frente a los cuatro bits por celda de QLC), lo que aumenta la cantidad de espacio disponible en cada chip flash NAND.
Por lo tanto, la nueva tecnología allana el camino para relaciones USD/GB aún más económicas en SSD basadas en PLC que lo que actualmente es posible con la tecnología Quad-Level Cell (QLC) (por no hablar de la tecnología MLC y SLC, que en su mayoría han sido relegadas a empresas, centros de datos, y otros entornos críticos). A pesar de que la cantidad de datos producidos por la humanidad aumenta a un ritmo asombroso (con predicciones que ubican la creación diaria de datos en 463 exabytes diarios para 2025), la tecnología de almacenamiento también deberá evolucionar para adaptarse a esta avalancha. Con las crecientes inversiones en supercomputación, el nacimiento de 5G e IA, todos con sus propios requisitos de almacenamiento de datos profundos, Solidigm ve a PLC como una forma de escalar mientras mantiene los costos bajo control.
Creemos en los crecientes beneficios de QLC y PLC #NAND para satisfacer las necesidades de uso intensivo de datos de la IA, el aprendizaje automático, el análisis de macrodatos y la compatibilidad con 5G. Estamos llenos de energía para el futuro y comprometidos a aprovechar este momento. #ElNuevoParadigma #FMS2022 #SSD https://t.co/184jvKPGDE pic.twitter.com/AsKWjYujOT8 de agosto de 2022
El PLC funciona agregando estados de voltaje adicionales, que representan los bits de información en la celda. Si bien SLC solo tuvo que lidiar con dos estados de voltaje (se escribió un bit o no), MLC duplicó ese número a cuatro estados de voltaje (por lo que cada celda podría contener cualquier combinación de 0 y 1). La tecnología PLC NAND termina requiriendo 32 estados de voltaje distintos para diferenciar entre todas las combinaciones posibles de unos y ceros que la celda puede contener. Esto genera una tensión adicional en las celdas y en el nivel del controlador, lo que tiene que dar cuenta de la mayor posibilidad de que los estados de voltaje se escriban incorrectamente, lo que corrompe los datos. Por lo tanto, se deben implementar algoritmos de corrección de errores más potentes a nivel del controlador.
Cada bit adicional por celda requiere una duplicación de los estados de voltaje, lo que tiene sus propias implicaciones en la expectativa de vida de la celda y requiere capacidades de lectura y escritura mucho más afinadas para lidiar con las diferencias cada vez más pequeñas entre estados. Esta reducción en la esperanza de vida de las celdas NAND a medida que aumenta su capacidad de almacenamiento de bits es parte de la razón por la cual los SSD QLC generalmente se consideran menos confiables (con la «muerte» de la celda antes) en comparación con un menor número de bits.
Las leyes de los rendimientos decrecientes son bastante claras al escalar la densidad NAND a través de bits adicionales por celda. Esencialmente, cada bit adicional de información en una sola celda NAND conduce a un aumento del 100 % en los estados de voltaje requeridos (lo que aumenta su complejidad), mientras que el aumento de la capacidad de almacenamiento se reduce a la mitad.
| SLC (1 bit) | MLC (2 bits) | TLC (3 bits) | QLC (4 bits) | PLC (5 Bits) | HLC (6 Bits, teórico) | |
| Capacidad de almacenamiento delta | Base | +100% | +75% | +50% | +25% | +12,5% |
| Aumento de la complejidad delta | Base | +100% | +100% | +100% | +100% | +100% |
«Estamos emocionados de mostrar el primer SSD PLC de la industria en acción hoy», dijo Sanjay Talreja, vicepresidente sénior y gerente general del grupo de almacenamiento de clientes de Solidigm. «Es un hito importante para Solidigm como nueva empresa y un momento emocionante para el futuro de la tecnología de almacenamiento con implicaciones de gran alcance».
Dado que el PLC NAND de Solidigm se basa en la tecnología Intel, utiliza un tipo de celda diferente al que se han centrado otros jugadores importantes de NAND, como Micron. NAND de Intel se basó en transistores de puerta flotante, que, según Solidigm, era adecuado para aumentar los bits por celda para permitir la creación de PLC. Micron, junto con la mayor parte de la industria NAND, ha centrado su fabricación en la tecnología de trampa de carga, que tiene sus propias fortalezas y debilidades.
Actualmente no está claro cuándo exactamente llegarán al mercado las unidades basadas en PLC. Western Digital ha dejado constancia de que no llegaría al mercado antes de 2025; sin embargo, aquí estamos en 2022 con el prototipo funcional de Solidigm. Pero cuando lleguen, los clientes pueden esperar unidades NAND que tengan mejores proporciones de $/GB que las unidades QLC más baratas que puedan esperar ofrecer. Y si cree que Solidigm debería quedar relegado a la ecuación de $/GB, piénselo de nuevo. Uno de los SSD más eficientes y rápidos que hemos probado, el SK hynix Platinum P41, pertenece a la empresa matriz de Solidigms. Es probable que las SSD de PLC tengan dificultades para luchar por el rendimiento, pero a medida que los controladores y los buses maduren, esperamos que brinden un gran rendimiento a un precio más asequible.