تبين في العام الماضي في تاريخ محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة أنها الأكثر إثارة للاهتمام منذ ذلك الحين عندما دخلت هذه الأجهزة في الاستهلاك الضخم. زادت المنافسة وانخفضت الأسعار. لقد أظهرت التقنيات الحالية ، مثل 3D NAND و NVMe ، إمكاناتها الكاملة ، وقد بدأت التقنيات الجديدة ، مثل QLC NAND ، بداية جيدة.
يُظهر 3D NAND كل ما في وسعهم مع 64 طبقة
كان 2018 أول عام كامل عندما قامت كبرى الشركات المصنعة للفلاش NAND بإنتاج
3D NAND بكميات كبيرة مع 64 طبقة أو أكثر. أظهرت تقنية 3D TLC ذات 64 طبقة ، والتي يتم إنتاجها بشكل مشترك من قِبل Intel / Micron و Toshiba / SanDisk / Western Digital ، استعدادًا جيدًا في المنافسة مع ذاكرة Samsung ، والتي تعادل لأول مرة فرص كبار الموردين.
كانت Intel و Micron هما الثانية بعد Samsung لإطلاق 3D NAND ، لكن الجيل الأول من 32 طبقة كان بطيئًا بشكل واضح ومن الواضح أنه غير مستعد لتحدي Samsung V-NAND ، رغم أنه كان جيدًا بما يكفي للإنتاج بكميات كبيرة. لكن الجيل الثاني لم يضاعف عدد الطبقات فحسب: فقد زادت السرعة وكفاءة الطاقة بشكل كبير.
وفي الوقت نفسه ، لم تصدر شركة Toshiba و Western Digital / SanDisk منتجات تعتمد على الجيل الأول ثلاثي الأبعاد NAND ، وتم إصدار الجيل الثاني كمنتج متخصص. لكن الجيل الثالث من 64 طبقة BiCS 3D NAND استعد للمعركة. حاول SK Hynix تجاوز بقية السوق بعدد الطبقات (الآن لديهم 72) ، لكن هذا لم يكن كافيًا ، ونادراً ما يتم استخدام NAND في SSDs ، باستثناء
الطرز الخاصة بهم . من الأسهل العثور عليها في بطاقات الذاكرة والعصي USB والهواتف الذكية.
بسبب الإنتاج النشط والمنافسة الشديدة ، بدأت أسعار NAND في الانخفاض في عام 2018. من المتوقع أن تنخفض أكثر في أوائل عام 2019 ، على الرغم من خطط الشركات المصنعة لإبطاء الإنتاج أو وقف توسعها. جميع مخططات محرك الأقراص الجاهزة الحديثة من الشركات المصنعة لوحدات التحكم SSD مصممة ل 3 D NAND وقد تم بالفعل الانتقال من مسطح NAND في جميع قطاعات المنتجات وجميع العلامات التجارية.
في المتوسط ، انخفضت أسعار SSD بشكل أسرع من أي من السنوات السابقة ، وقد اختفت بالفعل جميع الزيادات في الأسعار الناجمة عن النقص خلال الانتقال إلى 3D NAND. تبلغ تكلفة محرك أقراص SATA SSD للمبتدئين بدون DRAM ما يصل إلى 20 دولارًا لكل 120 جيجابايت ، ويقترب محرك الأقراص 1 تيرابايت من 100 دولار. تعد محركات SATA للاستخدام الشامل من العلامات التجارية المشهورة أكثر تكلفة بنسبة 30 إلى 40٪ ، مما يعني أنها ستصل إلى 10 سنتات لكل 1 جيجابايت في عام 2019. انخفاض الأسعار يعني زيادة في خيارات المستهلك لمحركات أقراص الحالة الصلبة 2 تيرابايت ، حتى قبل اعتماد تقنية QLC NAND على نطاق واسع. حتى الآن ، بدأت شركة Samsung في محاولة بيع محركات أقراص الحالة الصلبة ذات سعة 4 تيرابايت في السوق الاستهلاكية ، ولكن في عام 2019 سيتعين أن يتغير الوضع.
توقف NVMe عن أن يكون مجالًا للعبة Samsung فقط
في عام 2018 ، زاد السوق الاستهلاكية لأجهزة SSM SSDs زيادة كبيرة ، الأمر الذي تيسر من خلال إطلاق العديد من وحدات التحكم الجديدة التي تحدت هيمنة سامسونج في هذا المجال. قدمت ويسترن ديجيتال أول وحدة تحكم خاصة بها مع
الجيل الثاني من WD Black ونظرائها من OEM . جنبا إلى جنب مع الانتقال من TLC 15 نانومتر مسطح إلى TLC ثلاثي الأبعاد 64 طبقة ، أبرزت WD Black التحسينات الأكثر أهمية لكل ما رأيناه في خط إنتاج SSd. ومع ذلك ، لم يصبح هذا أكبر صدمة في السوق. قامت Silicon Motion و Phison بإطلاق أجيال جديدة من أجهزة التحكم NVMe ، كما أن رقائقها الرئيسية قادرة على تحدي أجهزة التحكم Samsung. ولأول مرة ، تمكنت ماركات SSD التي تستخدم تصميمات محرك الأقراص الجاهزة للتنافس في هذا السوق ، وكانت محركات الأقراص مثل
HP EX920 و
ADATA SX8200 هي الخيار الأفضل للطلب على السلع الاستهلاكية الراقية. هناك عدد قليل جدًا من العلامات التجارية التي لا تقدم منافسًا لها.
يوفر الجيل الجديد من وحدات التحكم NVMe SSD أيضًا مجموعة أكبر من خيارات NVMe SSD للمبتدئين ، بما في ذلك محركات
DRAMless NVMe باستخدام خيار NVMe Host Memory Buffer للمساعدة في تجنب أسوأ تأثيرات دارات DRAMless. ومع ذلك ، فإن محركات أقراص الحالة الصلبة NVMe للمبتدئين لا تزال أغلى بكثير من محركات أقراص الحالة الصلبة SATA الشعبية ، كما أن محركات أقراص الحالة الصلبة NVMe ذات المستوى الأعلى ليست باهظة الثمن بشكل خاص من الأجهزة المعتادة ، لذلك ليس لهذا الجزء قيمة كبيرة. ربما يرجع هذا جزئيًا إلى سرعة انخفاض الأسعار في سوق محركات أقراص الحالة الصلبة (SSD): محركات NVMe الراقية الأكثر شعبية أرخص بشكل أسرع من محركات NVMe ذات المستوى المبتدئ ، لذلك تتداخل هذه القطاعات في السعر أكثر مما لو كانت الأسعار أكثر استقرارًا.
توفر محركات أقراص الحالة الصلبة NVMe للمستهلك المتطورة سرعات قراءة ثابتة تتجاوز 3 جيجابت / ثانية ، لذلك نحن نقترب من حدود السرعة PCIe 3 × 4. لا يزال PCIe 4.0 بعيدًا عن دخول السوق الاستهلاكية ، لذلك يمكننا أن نتوقع فترة عام أو عامين ، عندما يكون سوق NVMe غير نشط مثل سوق SATA. ومع ذلك ، لا يزال يتعين على محركات أقراص NVMe SSD بذل الكثير من الجهد لتحقيقها من حيث IO العشوائي وكفاءة استخدام الطاقة (والتي عادة ما تكون أقل من محركات الأقراص الصلبة SATA).
وصول QLC NAND
بعد عدة سنوات من الدردشة ، في عام 2018 ، دخلت ذاكرة فلاش QLC NAND أخيرًا السوق. يخزن QLC NAND أربعة بتات لكل خلية ذاكرة بدلاً من ثلاث بتات في TLC NAND ، مما يعطي زيادة جيدة في كثافة التخزين ويقلل من تكلفة وحدة سعة الذاكرة. تؤدي صعوبة التمييز بين 16 مستوى جهد مختلف في خلية ذاكرة واحدة إلى أوجه قصور خطيرة في السرعة والقدرة على التحمل للتسجيل ، لكنها ليست سيئة كما كانت قبل عدة سنوات: تضمن معظم محركات الأقراص الثابتة QLC حوالي 0.1 من سجلات الأقراص يوميًا لمدة خمس سنوات [Drive Write Per Day ، DWPD - مقياس SSD للتحمل ؛ هذا هو العدد المسموح به من دورات الدبلجة للقرص بأكمله يوميًا خلال فترة الضمان / تقريبًا. trans.] - هذا هو أقل بثلاث مرات من محركات الأقراص الصلبة TLC منخفضة التكلفة اليوم. وهذا يكفي لاستخدام QLC NAND كمحرك للأغراض العامة ، دون محاولة استخدامه كمحرك أقراص لفئة "الكتابة مرة واحدة ، والكثير من القراءة ، و WORM" باستخدام برامج وأنظمة ملفات خاصة.
كانت Intel و Micron أول من أعلن عن QLC NAND SSD ، بدءًا من
Micron 5210 ION SATA SSD.
أصدرت كلتا الشركتين سواقات NVMe مخصصة مع QLC NAND في الخريف باستخدام وحدة تحكم SM2263 للمبتدئين في Silicon Motion. أول NVMe SSD من Intel كان أيضًا محرك QLC. كان أول منتج من منتجات
QLC NAND من سامسونج هو المستهلك
860 QVO SATA SSD . لم تعلن توشيبا وويسترن ديجيتال (SanDisk) بعد عن إطلاق QLC SSD ، وعلى الأرجح ينتظران الجيل الثاني من QLC استنادًا إلى طبقة ثلاثية الأبعاد ثلاثية الأبعاد NAND 96 طبقة.
في سوق محرك الأقراص الاحترافي ، يكون دور QLC NAND واضحًا: اقتل محركات الأقراص الثابتة 10K RPM وابدأ في المنافسة مع 7200 RPM. في السوق الاستهلاكية ، فإن الوضع أكثر إرباكاً. مع ذاكرة التخزين المؤقت SLC الكبيرة ، يمكن أن توفر محركات أقراص NVMe QLC SSD مثل
Intel 660p و
Crucial P1 سرعة كبيرة ، ولكن مع بعض المحاذير. ولكن قد تصبح QLCs أكثر شيوعًا في سوق SATA SSD كبديل لمحركات الأقراص الصلبة DRAMless TLC في بحثها عن هدف تكلفته 10 سنتات لكل جيجابايت.
لا تزال QLC NAND في مهدها ، وسيكون نموها أحد الاتجاهات الرئيسية لعام 2019. حتى الآن ، لا يبدو أن QLC NAND قد تؤثر بشكل كبير على مبيعات TLC NAND في المستقبل القريب ؛ على الأرجح ، سوف يساهم ببساطة في نمو سوق SSD. لا تزال هناك شكوك حول ما إذا كان QLC يستحق كل هذا العناء للتعامل مع مشاكله ، خاصة وأن تكلفة غيغا بايت من QLC NAND هي فعليًا نفس تكلفة TLC NAND.
عوامل شكل جديدة لمحركات الأقراص الصلبة المهنية
يشارك العديد من أكبر اللاعبين في سوق SSD في حرب على التنسيق فيما يتعلق بالشكل المستقبلي لـ SSD في مراكز البيانات. تبين أن سواقات الأقراص الصلبة الصغيرة (M.2) صغيرة جدًا ومحدودة في السعة بسبب مصدر طاقة 3.3 فولت ونقص قابلية التشغيل السريع. يمكن تغيير محرك الأقراص SSD بحجم 2.5 بوصة U.2 سريعًا ، لكن من الصعب تبريده ، خاصة عند استخدام البطاقات المقترنة لزيادة حجم محركات الأقراص مع عشرات من رقائق NAND. في الجولة الأولى من عروض Intel Ruler و Samsung NF1 الجديدة. تم تصميم نظام Ruler في EDSFF ، لكنه أصبح
متوافراً بالنسبة لعدد كبير من الخيارات. لا يستخدم NF1 حتى الآن أي منظمة معايير ، وقد تسبب هذا الخيار بالفعل
في غضب
PCI SIG بسبب إعادة استخدام الموصل M.2 ، الذي يتعارض مع خطط M.2 الخاصة به ، لكن Samsung وافقت بالفعل على عدة شركاء تطوير NF1 SSD أو مرفقات لهم.
حتى الآن ، فإن نتيجة حرب التنسيق ليست واضحة ، لكن العديد من الشركات لا توقفها ، وهي تمضي في تطويرها وتنفيذها إلى الأمام. من المحتمل ألا تظهر هذه العوامل الجديدة في السوق على الإطلاق ، وسيكون مستخدموها الأوائل شركات كبيرة لا تعتمد على اتجاهات السوق ، وبسبب حجمها ، تكون قادرة على طلب محركات أقراص الحالة الصلبة في أي عامل شكل.
الراحة في سلام ، تقنيات فلاش الدردشة ، 2006-2019
في عام 2018 ، قررت Intel و Micron إنهاء شراكة ذاكرة الفلاش طويلة الأمد بينهما. تأسست IM Flash Technologies (IMFT) في عام 2006 ، بعد وقت قصير من بدء SSD باكتساب شعبية ، وكانت واحدة من اللاعبين الرئيسيين على مدار تاريخ السوق. كان IMFT هو ثاني بائع NAND يطلق 3D NAND في السوق ، وقد حفز تطويره لذاكرة 3D XPoint منافسيه على إطلاق أنواع أخرى من الذاكرة منخفضة الكمون ، بما في ذلك Samsung Z-NAND ، ثم Toshiba XL-Flash لاحقًا.
إن هذا الانهيار يغير بشكل كبير المشهد التنافسي لصناعة ذاكرة الحالة الصلبة ، لكنه لن يحدث على الفور: سوف يمر بعدة مراحل. قامت شركتان بالفعل بنقل إنتاج كل من NAND flash إلى مصانعها الخاصة ، ومع ذلك ، لا يزال التطوير والبحث هما من الأعمال الشائعة ويتم تنفيذهما في مكتب IMFT في Lehai ، الكمبيوتر الشخصي. يوتا في بداية عام 2018 ، أعلنت إنتل وميكرون أنهما سيبدآن في إجراء التطوير والبحث بشكل منفصل بعد الانتهاء من الجيل الذي يتكون من 96 طبقة من الذاكرة ، والذي يجب أن يظهر في السوق في عام 2019. بعد بضعة أشهر ، تم الإعلان عن قسم تطوير 3D XPoint ، والذي سيحدث بعد تطوير الجيل الثاني من 3D XPoint في النصف الأول من عام 2019. تشتري Micron حصة Intel في مصنع Lichai حيث يتم إجراء 3D XPoint ، لذا يتعين على Intel شراء ركائز من Micron حتى تقوم الشركة بإنتاج الإنتاج في أحد معاملها.
من المحتمل أن تصميمات الذاكرة الجديدة في Intel و Micron بطرق مختلفة للغاية. من المرجح أن تركز Intel على محركات التخزين للاستخدام الصناعي ، وتعمل على وضع استراتيجية تقسم المنتجات بين 3D XPoint للسرعة و QLC NAND للحجم. قد تكون Intel هي أول شركة مصنعة لـ NAND تتخلى عن TLC ، لكن فقط إذا كان ذلك يمكنها جعل 3D XPoint أكثر تكلفة من الجيل الأول. أعمال Micron في NAND أوسع بكثير: إنها مورد رئيسي لمحركات SSD الاستهلاكية والصناعية من صنعها الخاص ، وتستخدم NAND في منتجات علامات SSD الأخرى ، وكذلك في أسواق الأجهزة الإلكترونية المتنقلة والصناعية المدمجة. لا تزال خطط Micron لـ 3D XPoint غير معروفة. لم يطلقوا منتجات مع الجيل الأول من 3D XPoint ، وعلى المدى الطويل يمكنهم التخطيط لتحويل انتباههم إلى نوع مختلف تمامًا من الذاكرة غير المتطايرة ، والتي لن يتمتع بها أي شخص آخر.
منافس جديد في الأفق: شركة Yangtze Memory Technologies Co.
تسينغهوا الصينية القابضة لديها شركة تابعة يانغتسي الذاكرة تكنولوجيز (YMTC) تحاول اقتحام سوق 3D NAND. بما أنها تأخرت ، فإن خطتها للتنمية متأخرة بجدية عن منافسيها ، وعليها أن تمر بالعديد من الخطوات التكنولوجية بسرعة كبيرة من أجل اللحاق بأشخاص متقدمين. في عام 2017 ، قاموا بتطوير 3D NAND من 32 طبقة ، ويعملون الآن على 3D NAND من 64 طبقة ، والتي يجب أن تظهر في السوق في عام 2019. بعد ذلك ، يريدون القفز على 96 طبقة والخروج فورًا في 128 عام 2020 للالتحاق باللاعبين الأكبر سناً. والفرق الرئيسي بين NAND و YMTC هو طريقة الإنتاج الجديدة ، والتي
أطلقت عليها الشركة اسم
Xtacking : بدلاً من وضع الدوائر المساعدة الطرفية تحت مجموعة من ذاكرة الفلاش (كما فعلت Intel و Micron أولاً ، ثم خططا للباقي لأنفسهم) ، فإن YMTC تنتج جزأين من الشريحة. على ركائز منفصلة. تدعي أنها قادرة على الجمع بين الركيزة الطرفية النهائية والركيزة مع مجموعة في خطوة إنتاج واحدة. أول عرض ثلاثي الأبعاد لـ 3D NAND هو العرض الأول للتكنولوجيا.
إلى جانب حقيقة أن هذه العملية تتيح لك عمل مصفوفة صغيرة ، فإنها ستمنح YMTC بعض المزايا الإضافية التي ستتيح للشركة اللحاق بالمنافسين. من خلال تصنيع الأجهزة الطرفية ومجموعة من الذاكرة بشكل منفصل ، يمكن لـ YMTC فصل تطوير هذين المخططين والتحرك بشكل أسرع. أيضا ، يمكن تصنيع الدوائر الطرفية باستخدام العملية المنطقية التقليدية بدلا من عملية تصنيع الذاكرة - في هذه اللحظة يستخدمون عملية منطق متطورة وبالتالي رخيصة في 180 نانومتر. تخطط YMTC لجعل الميزة الرئيسية لذاكرتها سرعة إدخال / إخراج كبيرة للغاية ، وذلك باستخدام عدة طائرات لكل مصفوفة. إنها تأمل في الوصول إلى سرعات 3 جيجابت / ثانية من مصفوفة واحدة ، في حين أن اللاعبين الآخرين في السوق بدأوا فقط في كسر العجلة عند 1 جيجابت / ثانية.