Was ist eigentlich 3D-Nand-Technik? Grenzen für Flash-Speicher sind noch nicht erkennbar

Die 3D-Nand-Technik nutzt Floating-Gate-Zellen und schafft die Voraussetzung für Flash Speichergeräte mit der höchster Speicherdichte. Auf einem Kaugummistreifen haben nun fast 4 TByte Platz.

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3D Nand erlaubt die Herstellung von SSDs in der Größe eines Kaugummistreifens mit mehr als 3,5 TByte Speicherplatz; im Gehäuse einer Standard SSD im 2,5 Zoll-Format lassen sich sogar 10 TByte unterbringen.

Mit zunehmender Kapazität verfallen auch die Preise weiter. Ein Terabyte Festplatten sind inzwischen für 20 Eurocent das GByte auf dem Markt..

Die Eroberung des Raumes

Die 3D-Nand-Technik stapelt Schichten aus Datenspeicherzellen vertikal mit außerordentlicher Präzision, so dass künftige SSDs und andere Datenspeicher eine dreimal höhere Kapazität als alternative Nand-Techniken erreichen werden.

Die höhere Speicherdichte erlaubt kleinere Formfaktoren, senkt Kosten sowie Stromverbrauch und liefert hohe Leistung - sowohl für mobile Endgeräte von Privatnutzern als auch für komplexe Unternehmensumgebungen. 3D-Nand hebt die Skalierungsgrenzen der 2D-Technik auf und ebnet so den Weg für weitere Leistungssteigerungen und Kosteneinsparungen. Die 3D-Nand-Technik hat das Potenzial, den Markt fundamental zu ändern, behaupten die Experten"

"Die Entwicklung zusammen mit Micron steht für unser gemeinsames Ziel, innovative Technik für nicht-flüchtigen Speicher auf den Markt zu bringen", sagte Rob Crooke, Vice President und General Manager der Non-Volatile Memory Solutions Group bei Intel. „Die signifikante Verbesserung hinsichtlich Dichte und Kosten durch unsere neue 3D-Nand-Technik wird den Einsatz von SSDs in Computing-Plattformen beschleunigen.“

Stapeltechnik

Einer der wichtigsten Aspekte von 3D-Nand ist die zugrunde liegende Speicherzelle. Intel und Micron verwendeten eine Floating-Gate-Zelle, ein universell einsetzbares Design, das im Laufe der vergangenen Jahre in der Fertigung von flachen Flash-Speichern stetig verfeinert wurde.

Ein Floating-Gate ist im Transistor elektrisch isoliert, wird als Ladungsspeicher verwendet und kann so auch ohne Stromzufuhr Informationen behalten. Diese Grundsatz-Entscheidung bildet den Schlüssel für höhere Leistung, Qualität und Zuverlässigkeit.

Diese 3D-Nand-Technik stapelt 32 Schichten aus Speicherzellen vertikal in einem Standard Package und erreicht so in Multi Level Cells (MLC) eine Kapazität von 256 Gigabit, in Triple Level Cells eine Kapazität von 384 Gigabit. Bei Multi-Level-Cells werden zwei Bit (4 Ladungszustände), bei Triple-Level-Cells drei Bit pro Zelle (8 Ladungszustände) gespeichert.

Da die Kapazität durch vertikales Stapeln der Speicherzellen erreicht wird, können die einzelnen Zellen erheblich größer sein als 2D-Zellen. Da dies die Lebensdauer erhöht, dürften sich künftig auch TLC-Designs als Datenspeicher im Rechenzentrum eignen.

Die wichtigsten Eigenschaften der 3D-Nand-Technik im Überblick:

• Hohe Kapazität: Bis zu 48 GByte Nand pro Die, so dass rund 750 GByte Daten in ein einziges Package in der Größe einer Fingerkuppe passen.

• Kostenreduktion pro GByte: Die erste Generation 3D-Nand ist so konzipiert, dass sie kosteneffizienter als flacher Nand-Speicher arbeitet.

• Zugriffszeit: Hohe Lese-/Schreib-Bandbreite, I/O-Geschwindigkeit und hohe Geschwindigkeit beim zufälligen Lesen (Random Read)

• Umweltschonend: Neue Sleep-Modi senken den Stromverbrauch, da sie die Stromzufuhr zu nicht aktiven Nand-Zellen unterbinden (selbst wenn die anderen Zellen im selben Package aktiv sind).

• Smart: Neue Funktionen verbessern im Vergleich zu früheren Generationen die Latenzzeit und Lebensdauer und vereinfachen die Systemintegration.

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