L'année dernière, dans l'histoire des SSD s'est avérée être la plus intéressante depuis que ces appareils sont entrés dans la consommation de masse. La concurrence a augmenté et les prix ont diminué. Les technologies existantes, telles que NAND 3D et NVMe, ont montré leur plein potentiel et les nouvelles technologies, telles que QLC NAND, ont pris un bon départ.
3D NAND montre tout ce qu'ils peuvent avec 64 couches
2018 a été la première année complète où les principaux fabricants de flash NAND ont produit en série
des NAND 3D avec 64 couches ou plus. Le TLC 3D 64 couches, produit conjointement par Intel / Micron et Toshiba / SanDisk / Western Digital, s'est bien montré dans la concurrence avec la mémoire de Samsung, qui a pour la première fois égalisé les chances des plus grands fournisseurs.
Intel et Micron étaient les deuxièmes après Samsung à lancer la 3D NAND, mais leur première génération à 32 couches était évidemment lente et n'était clairement pas prête à défier la V-NAND de Samsung, bien qu'elle soit suffisamment bonne pour être produite en série. Mais la deuxième génération n'a pas seulement doublé le nombre de couches: la vitesse et l'efficacité énergétique ont considérablement augmenté.
Pendant ce temps, Toshiba et Western Digital / SanDisk n'ont pas publié de produits basés sur la NAND 3D de première génération, et la deuxième génération a été lancée en tant que produit de niche. Mais la troisième génération de BiCS 3D NAND 64 couches s'est préparée pour le combat. SK Hynix a essayé de dépasser le reste du marché par le nombre de couches (elles en ont maintenant 72), mais cela ne suffisait pas, et leur NAND est rarement utilisé dans les SSD, sauf pour
leurs propres modèles . Il est plus facile à trouver dans les cartes mémoire, les clés USB et les smartphones.
En raison d'une production active et d'une concurrence sérieuse, les prix des NAND ont commencé à baisser en 2018. Ils devraient encore baisser au début de 2019, même si les fabricants prévoient de ralentir la production ou de stopper son expansion. Tous les schémas de lecteurs prêts à l'emploi modernes des fabricants de contrôleurs SSD sont conçus pour la NAND 3D et la transition de la NAND plate est déjà terminée dans tous les segments de produits et pour toutes les marques.
En moyenne, les prix des disques SSD ont chuté plus rapidement qu'au cours des années précédentes, et toutes les augmentations de prix causées par des pénuries pendant la transition vers la 3D NAND ont déjà disparu. Un SSD SATA d'entrée de gamme sans DRAM coûte aussi peu que 20 $ par 120 Go, et les disques 1 To approchent déjà les 100 $. Les disques SATA pour une utilisation de masse des marques populaires ne sont que 30 à 40% plus chers, ce qui signifie qu'ils passeront à 10 cents pour 1 Go en 2019. Des prix plus bas signifient une augmentation des options de consommation pour les SSD de 2 To, avant même que la technologie QLC NAND ne soit largement adoptée. Jusqu'à présent, Samsung commence tout juste à essayer de vendre ses SSD 4 To sur le marché grand public, mais en 2019, la situation devra changer.
NVMe a cessé d'être un terrain de jeu uniquement pour Samsung
En 2018, le marché grand public des SSD NVMe a considérablement augmenté, ce qui a été facilité par la sortie de plusieurs nouveaux contrôleurs qui ont défié la domination de Samsung dans ce domaine. Western Digital a présenté son premier contrôleur propriétaire avec le
WD Black de deuxième génération et ses
homologues OEM . Parallèlement à la transition d'un TLC plat de 15 nm à un TLC 3D à 64 couches, WD Black a apporté les améliorations les plus importantes de tout ce que nous avons vu dans la gamme de produits SSd. Cependant, cela n'est pas devenu le plus grand choc du marché. Silicon Motion et
Phison ont offert de nouvelles générations de contrôleurs NVMe, et leurs puces phares sont également capables de défier les contrôleurs Samsung. Pour la première fois, les marques de disques SSD utilisant des conceptions de disques standard ont pu rivaliser sur ce marché, et des disques comme les
HP EX920 et
ADATA SX8200 étaient la meilleure option pour la demande des consommateurs haut de gamme. Il y a très peu de marques qui ne leur proposent pas de concurrent.
La nouvelle génération de contrôleurs SSD NVMe offre également une gamme plus large d'options SSD NVMe d'entrée de gamme, y
compris des disques
NVMe DRAMless utilisant l'option NVMe Host Memory Buffer pour aider à éviter les pires effets des circuits DRAMless. Cependant, les SSD NVMe d'entrée de gamme sont encore beaucoup plus chers que les SSD SATA populaires, et les SSD NVMe haut de gamme ne sont pas particulièrement chers que les habituels, ce segment n'a donc pas de valeur spéciale. Cela est peut-être en partie dû à la vitesse de baisse des prix sur le marché des SSD: les disques NVMe haut de gamme les plus populaires sont moins chers plus rapidement que les NVMe d'entrée de gamme, de sorte que ces segments se chevauchent plus que si les prix étaient plus stables.
Les SSD NVMe grand public haut de gamme offrent des vitesses de lecture cohérentes de plus de 3 Gb / s, nous approchons donc des limites de vitesse PCIe 3 x4. PCIe 4.0 est encore loin de pénétrer le marché grand public, nous pouvons donc nous attendre à une période d'un an ou deux, lorsque le marché NVMe sera aussi inactif que le marché SATA. Cependant, les SSD NVMe ont encore beaucoup à faire en termes d'E / S aléatoires et d'efficacité énergétique (ce qui est généralement inférieur aux SSD SATA).
Arrivée QLC NAND
Après plusieurs années de bavardage, en 2018, la mémoire flash QLC NAND est enfin entrée sur le marché. QLC NAND stocke quatre bits par cellule mémoire au lieu de trois bits dans TLC NAND, ce qui donne une bonne augmentation de la densité de stockage et réduit le coût d'une unité de capacité de mémoire. La difficulté de distinguer entre 16 niveaux de tension différents dans une cellule de mémoire entraîne de graves lacunes de vitesse et d'endurance lors de l'enregistrement, mais elles ne sont pas aussi mauvaises qu'elles l'étaient il y a plusieurs années: la plupart des SSD QLC garantissent environ 0,1 enregistrement de disque par jour pendant cinq ans [Drive Writes Per Day, DWPD - une mesure de l'endurance SSD; il s'agit du nombre autorisé de cycles de copie du disque entier par jour pendant la période de garantie / env. trans.] - C'est trois fois moins que les SSD TLC à bas prix d'aujourd'hui. Et cela suffit pour utiliser QLC NAND comme un lecteur polyvalent, sans essayer de l'utiliser comme un lecteur de la classe "WORM à écriture unique, en lecture multiple" à l'aide de logiciels et de systèmes de fichiers spéciaux.
Intel et Micron ont été les premiers à annoncer le SSD QLC NAND, à commencer par le SSD
Micron 5210 ION SATA. Les deux sociétés ont
lancé des SSD NVMe personnalisés avec QLC NAND à l'automne à l'aide du contrôleur d'entrée de gamme SM2263 de Silicon Motion. Le premier SSD NVMe d'Intel était également un lecteur QLC. Le premier produit QLC NAND de Samsung était le
SSD 860 QVO SATA grand
public . Toshiba et Western Digital (SanDisk) n'ont pas encore annoncé la sortie du SSD QLC, et attendent très probablement la deuxième génération de QLC basée sur la NAND 3D à 96 couches.
Sur le marché des disques professionnels, le rôle de QLC NAND est clair: tuez les disques durs de 10 000 tr / min et commencez à concurrencer les disques de 7 200 tr / min. Sur le marché de la consommation, la situation est plus confuse. Avec un grand cache SLC, les SSD NVMe QLC comme
Intel 660p et
Crucial P1 peuvent offrir une grande vitesse, mais avec quelques mises en garde. Mais les QLC peuvent devenir plus populaires sur le marché des SSD SATA comme alternative aux SSD TLC sans DRAM dans leur quête de l'objectif de 10 cents par Go.
QLC NAND est encore à ses balbutiements et sa croissance sera l'une des principales tendances de 2019. Jusqu'à présent, il ne semble pas que QLC NAND pourrait influencer considérablement les ventes de TLC NAND dans un avenir proche; très probablement, cela contribuera simplement à la croissance du marché des disques SSD. Il y a encore des doutes quant à savoir si le QLC en vaut la peine pour résoudre ses problèmes, d'autant plus que le coût d'un gigaoctet de QLC NAND est pratiquement le même que le coût du TLC NAND.
Nouveaux facteurs de forme pour les SSD professionnels
Plusieurs des plus grands acteurs du marché des SSD participent à une guerre des formats concernant la future forme de SSD dans les centres de données. Les SSD M.2 se sont avérés être trop petits et de capacité limitée en raison de l'alimentation 3,3 V et du manque de permutation à chaud. Le SSD 2,5 pouces U.2 peut être changé à la volée, mais il est difficile de le refroidir, en particulier lorsque vous utilisez des cartes jumelées pour augmenter le volume des disques avec des dizaines de puces NAND. Au premier tour des nouvelles offres Intel Ruler et Samsung NF1. NF1 n'a encore été utilisé par aucun organisme de normalisation, et cette option a déjà
provoqué la colère de
PCI SIG en raison de la réutilisation du connecteur M.2, qui est en conflit avec ses plans pour M.2, mais Samsung a déjà accepté plusieurs partenaires développant NF1 SSD ou des enclos pour eux.
Jusqu'à présent, l'issue de la guerre des formats n'est pas claire, mais de nombreuses entreprises ne l'arrêtent pas et font avancer leur développement et leur mise en œuvre. Ces nouveaux facteurs de forme n'apparaîtront probablement jamais sur le marché des consommateurs, et leurs premiers utilisateurs seront de grandes entreprises qui ne dépendent pas des tendances du marché et, en raison de leur volume, capables de commander des SSD dans n'importe quel facteur de forme.
Rest in Peace, IM Flash Technologies, 2006-2019
En 2018, Intel et Micron ont décidé de mettre fin à leur partenariat de longue date avec la mémoire flash. IM Flash Technologies (IMFT) a été créé en 2006, peu de temps après que le SSD a commencé à gagner en popularité, et a été l'un des principaux acteurs de l'histoire du marché. IMFT a été le deuxième fournisseur NAND à lancer 3D NAND sur le marché, et son développement de mémoire 3D XPoint a incité ses concurrents à sortir d'autres types de mémoire à faible latence, notamment Samsung Z-NAND et, plus tard, Toshiba XL-Flash.
Cette rupture modifie sérieusement le paysage concurrentiel de l'industrie de la mémoire à semi-conducteurs, mais elle ne se produira pas instantanément: elle passera par plusieurs phases. Deux sociétés ont déjà transféré la production de flash NAND chacune à leurs propres usines, cependant, le développement et la recherche sont toujours des activités communes et sont effectués au bureau IMFT de Lehai, pc. Utah Début 2018, Intel et Micron ont annoncé qu'ils commenceraient à mener le développement et la recherche séparément après avoir terminé la génération de mémoire à 96 couches, qui devrait apparaître sur le marché en 2019. Quelques mois plus tard, la division du développement de 3D XPoint a été annoncée, qui interviendra après le développement de la deuxième génération de 3D XPoint au premier semestre 2019. Micron achète la participation d'Intel dans l'usine 3D XPoint de Lehai. Intel devra donc acheter des substrats à Micron jusqu'à ce que la société commence la production dans l'un de ses laboratoires.
Les nouvelles conceptions de mémoire chez Intel et Micron vont probablement se dérouler de manières très différentes. Intel est susceptible de se concentrer sur les disques à usage industriel, et ils travaillent sur une stratégie qui divise les produits entre 3D XPoint pour la vitesse et QLC NAND pour le volume. Intel peut être le premier fabricant NAND à abandonner le TLC, mais seulement s'il peut rendre 3D XPoint beaucoup plus abordable que la première génération. L’activité NAND de Micron est beaucoup plus large: elle est un important fournisseur de SSD grand public et industriels de sa propre fabrication, et sa NAND est utilisée dans les produits d’autres marques de SSD, ainsi que sur les marchés de l’électronique mobile, industrielle et embarquée. Les plans de Micron pour 3D XPoint sont encore inconnus. Ils n'ont pas sorti de produits avec la première génération de 3D XPoint, et à long terme, ils peuvent envisager de porter leur attention sur un type de mémoire non volatile complètement différent, que personne d'autre n'aura.
Un nouveau concurrent à l'horizon: Yangtze Memory Technologies Co.
Tsinghua Chinese holding possède une filiale Yangtze Memory Technologies Co. (YMTC) essayant de percer le marché 3D NAND. Depuis qu'elle est en retard, son plan de développement est sérieusement en retard sur ses concurrents, et elle doit passer par plusieurs étapes technologiques très rapidement afin de rattraper ceux qui sont en avance. En 2017, ils ont développé une NAND 3D à 32 couches, et maintenant ils travaillent sur une NAND 3D à 64 couches, qui devrait apparaître sur le marché en 2019. Après cela, ils veulent sauter 96 couches et sortir immédiatement à 128 en 2020 pour rattraper les joueurs plus âgés. La principale différence entre NAND et YMTC est la nouvelle méthode de production, que la société a appelée
Xtacking : au lieu de placer les circuits auxiliaires périphériques sous une matrice de mémoire flash (comme Intel et Micron l'ont fait en premier, puis ont prévu tout le reste pour eux-mêmes), YMTC produit deux parties de la puce sur des substrats séparés. Elle prétend pouvoir combiner le substrat périphérique fini et le substrat avec un réseau en une seule étape de production. Sa première NAND 3D à 64 couches est la première démonstration technologique.
Outre le fait que ce processus vous permet de faire une petite matrice, il donnera à YMTC quelques avantages supplémentaires qui permettront à l'entreprise de rattraper ses concurrents. En fabriquant des périphériques et une matrice de mémoire séparément, YMTC peut séparer le développement de ces deux schémas et se déplacer plus rapidement. En outre, les circuits périphériques peuvent être fabriqués en utilisant le processus logique traditionnel au lieu du processus de fabrication de mémoire - pour le moment, ils utilisent un processus logique bien développé et donc bon marché à 180 nm. YMTC prévoit de faire de la caractéristique principale de sa mémoire une vitesse d'E / S extrêmement grande, en utilisant plusieurs plans par matrice. Elle espère atteindre des vitesses de 3 Gb / s à partir d'une matrice, tandis que les autres acteurs du marché commencent tout juste à briser la barre à 1 Gb / s.