Kioxia: Memoria de clase de almacenamiento apilado en 3D, como 3D XPoint, no es el futuro

Uno de los principales campos de batalla de la próxima década será el almacenamiento: densidad, velocidad y demanda. Naturalmente, todos los grandes actores del espacio quieren promover sus propias tecnologías de las de sus competidores, y Kioxia (antes Toshiba Memory) no es diferente. Este año, durante su charla plenaria en la Reunión Internacional de Dispositivos Electrónicos (IEDM), la empresa expuso su promoción de su familia de productos BiCS flash, así como su próxima tecnología XL-Flash. Lo que fue interesante durante esta charla es un gráfico que parece cerrar de golpe las perspectivas a largo plazo de cualquiera de las próximas tecnologías de Memoria de Clase de Almacenamiento (SCM) como 3D XPoint de Intel y Micron.

La memoria en su nivel básico tiene una propiedad de una célula que puede ser calculada y convertida en datos. Una simple celda DRAM contiene electrones, y la presencia / ausencia de electrones determina si el valor de esa celda es un 1 o un 0. La memoria de almacenamiento flash ha pasado por varios cambios en las últimas dos décadas, con tecnologías de compuerta flotante y trampa de carga que ayudan a impulsar la fabricación y el escalado del almacenamiento. Los nuevos tipos de memoria se encuentran en varios estados de desarrollo/fabricación/envío que dependen de la resistencia del medio en la célula, o del giro del medio en la célula, más que del voltaje.

Tradicionalmente es fácil pensar en cada célula como un simple 0 o 1, encendido o apagado, con dos niveles de detección distintos. Sin embargo, dependiendo del tipo de materiales utilizados, puede ser posible detectar múltiples niveles dentro de una sola célula. La industria pasó de 1 bit por célula (0 o 1) a 2 bits por célula (00, 01, 10, 11) a 3 bits por célula (000, 001, 010, etc.) en adelante, con los principales productos de almacenamiento ahora en cuatro bits por célula y mirando incluso más que esto. La memoria de tiempo «DRAM» siempre ha sido un medio de 1-bit por célula, sin embargo el almacenamiento ha estado pasando por los movimientos de aumentar el número de bits por célula. Pasar a más bits por celda consigue una capacidad de almacenamiento extra, en efecto, de forma «gratuita», sin embargo requiere que los materiales tengan tolerancias más estrictas y que los circuitos de detección sean más precisos, y una forma de hacer ambas cosas es aumentar el tamaño de la celda, disminuyendo la densidad en general. Cuantos más bits por célula, más difícil resulta distinguir entre los niveles de propiedad en 2 a la potencia del número de bits. Es un enigma interesante.

La actual tecnología de almacenamiento de flash de BiCS de Kioxia se basa en apilar múltiples capas de celdas de puertas flotantes en una torre, y luego repetir ese diseño en las direcciones x-y para aumentar la capacidad. Kioxia actualmente envía muchos productos de 3 y 4 bits por celda, y la compañía está buscando 5 bits por celda para aplicaciones especiales. La familia de productos BiCs también ha ido aumentando el número de capas en su diseño, de 32 capas a 48 capas a 64 capas y actualmente hasta 96 capas, con más de 128 capas en el futuro que se espera que lleguen. Añadir capas, a diferencia de otros métodos, es bastante fácil.

Kioxia también está construyendo un nuevo tipo de Flash llamado XL-Flash, que de nuevo añade otra capa de paralelismo al concepto de flash.

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