El año pasado en la historia de los SSD resultó ser el más interesante desde cuando estos dispositivos entraron en consumo masivo. La competencia ha aumentado y los precios han disminuido. Las tecnologías existentes, como 3D NAND y NVMe, han demostrado todo su potencial, y las nuevas tecnologías, como QLC NAND, tienen un buen comienzo.
3D NAND muestra todo lo que puede con 64 capas
2018 fue el primer año completo cuando los principales fabricantes de flash NAND produjeron en masa
3D NAND con 64 capas o más. El TLC 3D de 64 capas, producido conjuntamente por Intel / Micron y Toshiba / SanDisk / Western Digital, se mostró bien en la competencia con la memoria de Samsung, que por primera vez igualó las posibilidades de los proveedores más grandes.
Intel y Micron fueron los segundos después de Samsung en lanzar 3D NAND, pero su primera generación de 32 capas fue obviamente lenta y claramente no estaba lista para desafiar el V-NAND de Samsung, aunque fue lo suficientemente bueno como para ser producido en masa. Pero la segunda generación no solo ha duplicado el número de capas: la velocidad y la eficiencia energética han aumentado significativamente.
Mientras tanto, Toshiba y Western Digital / SanDisk no lanzaron productos basados en la 3D NAND de primera generación, y la segunda generación se lanzó como un producto de nicho. Pero la tercera generación de BiCS 3D NAND de 64 capas se ha preparado para la pelea. SK Hynix intentó superar al resto del mercado por la cantidad de capas (ahora tienen 72), pero esto no fue suficiente, y su NAND rara vez se usa en SSD, a excepción de
sus propios modelos . Es más fácil de encontrar en tarjetas de memoria, memorias USB y teléfonos inteligentes.
Debido a la producción activa y la seria competencia, los precios de NAND comenzaron a caer en 2018. Se espera que caigan aún más a principios de 2019, incluso a pesar de los planes de los fabricantes de desacelerar la producción o detener su expansión. Todos los esquemas de unidades modernos y listos para usar de los fabricantes de controladores SSD están diseñados para 3D NAND y la transición de NAND plano ya se ha completado en todos los segmentos de productos y para todas las marcas.
En promedio, los precios de SSD cayeron más rápido que en cualquiera de los años anteriores, y todos los aumentos de precios causados por la escasez durante la transición a 3D NAND ya han desaparecido. Un SSD SATA de nivel de entrada sin DRAM cuesta tan solo $ 20 por 120 GB, y las unidades de 1 TB ya se están acercando a $ 100. Las unidades SATA para uso masivo de marcas populares son solo un 30-40% más caras, lo que significa que irán a 10 centavos por 1 GB en 2019. Los precios más bajos significan un aumento en las opciones de consumo para SSD de 2TB, incluso antes de que la tecnología QLC NAND sea ampliamente adoptada. Hasta ahora, Samsung está empezando a intentar vender sus SSD de 4 TB en el mercado de consumo, pero en 2019 la situación tendrá que cambiar.
NVMe ha dejado de ser un campo de juego solo para Samsung
En 2018, el mercado de consumo de SSD NVMe aumentó significativamente, lo que fue facilitado por el lanzamiento de varios controladores nuevos que desafiaron el dominio de Samsung en esta área. Western Digital presentó su primer controlador propietario con el
WD Black de segunda generación y sus
homólogos OEM . Junto con la transición de un TLC plano de 15 nm a un TLC 3D de 64 capas, WD Black presentó las mejoras más significativas de todas las que vimos en la línea de productos SSd. Sin embargo, esto no se convirtió en el mayor shock del mercado. Silicon Motion y
Phison han emitido nuevas generaciones de controladores NVMe, y sus chips insignia también son capaces de desafiar a los controladores Samsung. Por primera vez, las marcas de SSD que utilizan diseños de unidades estándar pudieron competir en este mercado, y unidades como la
HP EX920 y
ADATA SX8200 fueron la mejor opción para la demanda de los consumidores de gama alta. Hay muy pocas marcas que no ofrecen un competidor para ellos.
La nueva generación de controladores NVMe SSD también ofrece una gama más amplia de opciones de SSD NVMe de nivel de entrada, incluidas las
unidades NVMe DRAMless que utilizan la opción NVMe Host Memory Buffer para ayudar a evitar los peores efectos de los circuitos DRAMless. Sin embargo, los SSD NVMe de nivel de entrada siguen siendo mucho más caros que los SSD SATA populares, y los SSD NVMe de gama alta no son particularmente caros que los habituales, por lo que este segmento no tiene mucho valor. Quizás esto se deba en parte a la velocidad de la caída de los precios en el mercado SSD: las unidades NVMe de gama alta más populares son más baratas que las NVMe de nivel de entrada, por lo que estos segmentos se superponen en precio más que si los precios fueran más estables.
Los SSD NVMe de consumo de gama alta proporcionan velocidades de lectura constantes de más de 3 Gb / s, por lo que nos estamos acercando a los límites de velocidad PCIe 3 x4. PCIe 4.0 aún está lejos de ingresar al mercado de consumo, por lo que podemos esperar un período de uno o dos años, cuando el mercado NVMe estará tan inactivo como el mercado SATA. Sin embargo, los SSD NVMe todavía tienen mucho por lo que luchar en términos de E / S aleatorias y eficiencia energética (que generalmente no alcanza los SSD SATA).
Llegada QLC NAND
Después de varios años de conversaciones, en 2018, la memoria flash QLC NAND finalmente entró al mercado. QLC NAND almacena cuatro bits por celda de memoria en lugar de tres bits en TLC NAND, lo que proporciona un buen aumento en la densidad de almacenamiento y reduce el costo de una unidad de capacidad de memoria. La dificultad para distinguir entre 16 niveles de voltaje diferentes en una celda de memoria conduce a serios defectos en la velocidad y la resistencia para la grabación, pero no son tan malos como lo fueron hace varios años: la mayoría de los SSD QLC garantizan alrededor de 0.1 discos por día. durante cinco años [Drive Writes Per Day, DWPD - una medida de resistencia SSD; Este es el número permitido de ciclos de copia de todo el disco por día durante el período de garantía / aprox. trans.] - Esto es tres veces menos que los SSD TLC de bajo costo actuales. Y esto es suficiente para usar QLC NAND como un disco de propósito general, sin tratar de usarlo como un disco de la clase "escribir una vez, leer muchos, WORM] usando software especial y sistemas de archivos.
Intel y Micron fueron los primeros en anunciar la SSD QLC NAND, comenzando con la SSD
Micron 5210 ION SATA. Ambas compañías
lanzaron SSD NVMe personalizados con QLC NAND en el otoño usando el controlador SM2263 de nivel de entrada de Silicon Motion. El primer SSD NVMe de Intel también fue una unidad QLC. El primer producto QLC NAND de Samsung fue el consumidor
860 QVO SATA SSD . Toshiba y Western Digital (SanDisk) aún no han anunciado el lanzamiento del QLC SSD, y lo más probable es que estén esperando la segunda generación de QLC basada en la NAND 3D de 96 capas.
En el mercado de unidades profesionales, el papel de QLC NAND es claro: elimine los discos duros de 10K RPM y comience a competir con unidades de 7200 RPM. En el mercado de consumo, la situación es más confusa. Con un gran caché SLC, los SSD NVMe QLC como
Intel 660p y
Crucial P1 pueden ofrecer una gran velocidad, pero con algunas advertencias. Pero los QLC pueden volverse más populares en el mercado de SSD SATA como una alternativa a los SSD TLC sin DRAM en su búsqueda por el objetivo de costar 10 centavos por GB.
QLC NAND todavía está en su infancia, y su crecimiento será una de las principales tendencias de 2019. Hasta ahora, no parece que QLC NAND pueda influir en gran medida en las ventas de TLC NAND en el futuro cercano; Lo más probable es que simplemente contribuya al crecimiento del mercado de SSD. Todavía hay dudas sobre si el QLC vale la pena para resolver sus problemas, especialmente porque el costo de un gigabyte de QLC NAND es prácticamente el mismo que el costo de TLC NAND.
Nuevos factores de forma para SSD profesionales
Varios de los jugadores más grandes en el mercado de SSD están participando en una guerra de formatos con respecto a la forma futura de SSD en los centros de datos. Las unidades SSD M.2 resultaron ser demasiado pequeñas y de capacidad limitada debido a la fuente de alimentación de 3.3 V y la falta de intercambio en caliente. El SSD U.2 de 2.5 "se puede cambiar sobre la marcha, pero es difícil de enfriar, especialmente cuando se usan placas emparejadas para aumentar el volumen de unidades con docenas de chips NAND. En la primera ronda de las nuevas ofertas Intel Ruler y Samsung NF1. El circuito de la regla está estandarizado en EDSFF, pero se arrastra para una gran cantidad de opciones. NF1 aún no utiliza ninguna organización de estándares, y esta opción ya ha
provocado la ira de
PCI SIG debido a la reutilización del conector M.2, que está en conflicto con sus planes para M.2, sin embargo Samsung ya ha acordado con varios socios que desarrollan SSD NF1 o recintos para ellos.
Hasta ahora, el resultado de la guerra de formatos no está claro, pero muchas compañías no lo detienen y están avanzando en su desarrollo e implementación. Es probable que estos nuevos factores de forma nunca aparezcan en el mercado de consumo, y sus primeros usuarios serán grandes empresas que no dependen de las tendencias del mercado y, debido a su volumen, pueden solicitar SSD en cualquier factor de forma.
Descansa en paz, IM Flash Technologies, 2006-2019
En 2018, Intel y Micron decidieron poner fin a su asociación de memoria flash de larga data. IM Flash Technologies (IMFT) se formó en 2006, poco después de que el SSD comenzara a ganar popularidad, y fue uno de los principales actores a lo largo de la historia del mercado. IMFT fue el segundo proveedor de NAND en lanzar 3D NAND en el mercado, y su desarrollo de memoria 3D XPoint estimuló a sus competidores a lanzar otros tipos de memoria de baja latencia, incluyendo Samsung Z-NAND y, más tarde, Toshiba XL-Flash.
Esta ruptura está cambiando seriamente el panorama competitivo de la industria de la memoria de estado sólido, pero no sucederá instantáneamente: pasará por varias fases. Dos compañías ya han transferido la producción de NAND flash a sus propias fábricas, sin embargo, el desarrollo y la investigación siguen siendo negocios comunes y se llevan a cabo en la oficina de IMFT en Lehai, pc. Utah A principios de 2018, Intel y Micron anunciaron que comenzarían a realizar el desarrollo y la investigación por separado después de terminar la generación de memoria de 96 capas, que debería aparecer en el mercado en 2019. Unos meses después, se anunció la división del desarrollo de 3D XPoint, que ocurrirá después del desarrollo de la segunda generación de 3D XPoint en la primera mitad de 2019. Micron compra la participación de Intel en la fábrica de Lichai donde se fabrica 3D XPoint, por lo que Intel tendrá que comprar sustratos a Micron hasta que la compañía establezca la producción en uno de sus laboratorios.
Es probable que los nuevos diseños de memoria en Intel y Micron vayan de maneras muy diferentes. Es probable que Intel se centre en unidades para uso industrial, y están trabajando en una estrategia que divide los productos entre 3D XPoint para velocidad y QLC NAND para volumen. Intel puede ser el primer fabricante de NAND en abandonar el TLC, pero solo si puede hacer que 3D XPoint sea mucho más asequible que la primera generación. El negocio NAND de Micron es mucho más amplio: es un importante proveedor de SSD de consumo e industriales de fabricación propia, y su NAND se utiliza en productos de otras marcas de SSD, así como en los mercados de dispositivos móviles, industriales e integrados. Los planes de Micron para 3D XPoint aún son desconocidos. No lanzaron productos con la primera generación de 3D XPoint, y a la larga pueden planear cambiar su atención a un tipo completamente diferente de memoria no volátil, que nadie más tendrá.
Un nuevo competidor en el horizonte: Yangtze Memory Technologies Co.
El holding chino Tsinghua tiene una compañía subsidiaria, Yangtze Memory Technologies Co. (YMTC) tratando de entrar en el mercado 3D NAND. Desde que llegó tarde, su plan de desarrollo está muy por detrás de sus competidores, y necesita seguir varios pasos tecnológicos muy rápidamente para alcanzar a los que están por delante. En 2017, desarrollaron un NAND 3D de 32 capas, y ahora están trabajando en un NAND 3D de 64 capas, que debería aparecer en el mercado en 2019. Después de eso, quieren saltar 96 capas e inmediatamente salir a 128 en 2020 para ponerse al día con jugadores mayores. La diferencia clave entre NAND e YMTC es un nuevo método de producción, que la compañía llamó
Xtacking : en lugar de colocar circuitos auxiliares periféricos bajo una matriz de memoria flash (como Intel y Micron hicieron primero, y luego planearon todo lo demás), YMTC produce dos partes del chip en sustratos separados. Ella afirma ser capaz de combinar sustrato periférico terminado y sustrato con una matriz en un solo paso de producción. Su primer NAND 3D de 64 capas es la primera demostración de tecnología.
Además del hecho de que este proceso le permite hacer una pequeña matriz, le dará a YMTC algunas ventajas más que le permitirán a la compañía ponerse al día con sus competidores. Al fabricar periféricos y una matriz de memoria por separado, YMTC puede separar el desarrollo de estos dos esquemas y avanzar más rápido. Además, los circuitos periféricos se pueden fabricar utilizando el proceso lógico tradicional en lugar del proceso de fabricación de memoria, en este momento utilizan un proceso lógico bien desarrollado y, por lo tanto, barato a 180 nm. YMTC planea hacer que la característica principal de su memoria sea una velocidad de E / S extremadamente grande, utilizando varios planos por matriz. Espera alcanzar velocidades de 3 Gb / s desde una matriz, mientras que otros jugadores en el mercado están comenzando a romper el listón a 1 Gb / s.