O ano passado na história dos SSDs acabou sendo o mais interessante desde quando esses dispositivos entraram em consumo de massa. A concorrência aumentou e os preços diminuíram. As tecnologias existentes, como 3D NAND e NVMe, mostraram todo o seu potencial, e novas tecnologias, como QLC NAND, tiveram um bom começo.
NAND 3D mostra tudo o que pode com 64 camadas
2018 foi o primeiro ano completo em que os principais fabricantes de flash NAND produziram em massa
NAND 3D com 64 camadas ou mais. O TLC 3D de 64 camadas, produzido em conjunto pela Intel / Micron e Toshiba / SanDisk / Western Digital, mostrou-se bem na competição com a memória da Samsung, que pela primeira vez igualou as chances dos maiores fornecedores.
Intel e Micron foram os segundos depois que a Samsung lançou o 3D NAND, mas sua primeira geração de 32 camadas foi obviamente lenta e claramente não estava pronta para desafiar o V-NAND da Samsung, embora fosse bom o suficiente para ser produzido em massa. Mas a segunda geração não apenas dobrou o número de camadas: a velocidade e a eficiência energética aumentaram significativamente.
Enquanto isso, a Toshiba e a Western Digital / SanDisk não lançaram produtos com base na primeira geração 3D NAND, e a segunda geração foi lançada como um produto de nicho. Mas a terceira geração do BiCS 3D NAND de 64 camadas se preparou para a luta. O SK Hynix tentou ultrapassar o resto do mercado pelo número de camadas (agora elas têm 72), mas isso não foi suficiente, e o NAND deles raramente é usado em SSDs, exceto em
seus próprios modelos . É mais fácil encontrar cartões de memória, pen drives e smartphones.
Devido à produção ativa e à concorrência séria, os preços da NAND começaram a cair em 2018. Espera-se que caiam ainda mais no início de 2019, apesar dos planos dos fabricantes de desacelerar a produção ou interromper sua expansão. Todos os esquemas modernos de unidades prontas dos fabricantes de controladores SSD foram projetados para o NAND 3D e a transição do NAND plano já foi concluída em todos os segmentos de produtos e para todas as marcas.
Em média, os preços de SSD caíram mais rapidamente do que em qualquer um dos anos anteriores e todos os aumentos de preços causados pela escassez durante a transição para o 3D NAND já desapareceram. Um SSD SATA de nível básico sem DRAM custa tão baixo quanto $ 20 por 120 GB e unidades de 1 TB já estão chegando a $ 100. As unidades SATA para uso em massa de marcas populares são apenas 30-40% mais caras, o que significa que elas chegarão a 10 centavos por 1 GB em 2019. Preços mais baixos significam um aumento nas opções do consumidor para SSDs de 2 TB, mesmo antes da ampla adoção da tecnologia QLC NAND. Até agora, a Samsung está apenas começando a tentar vender seus SSDs de 4 TB no mercado consumidor, mas em 2019 a situação terá que mudar.
O NVMe deixou de ser um campo de jogo apenas para a Samsung
Em 2018, o mercado consumidor de SSDs NVMe aumentou significativamente, o que foi facilitado pelo lançamento de vários novos controladores que desafiavam o domínio da Samsung nessa área. A Western Digital lançou seu primeiro controlador proprietário com a
segunda geração do WD Black e seus
equivalentes OEM . Juntamente com a transição de um TLC plano de 15 nm para um TLC 3D de 64 camadas, o WD Black trouxe as melhorias mais significativas de tudo o que vimos na linha de produtos SSd. No entanto, este não se tornou o maior choque de mercado. A Silicon Motion e a Phison emitiram novas gerações de controladores NVMe, e seus principais chips também são capazes de desafiar os controladores da Samsung. Pela primeira vez, as marcas SSD que usam designs de unidades
prontas para competir foram capazes de competir nesse mercado, e unidades como a
HP EX920 e
ADATA SX8200 foram a melhor opção para a demanda dos consumidores de ponta. Existem muito poucas marcas que não oferecem um concorrente para elas.
A nova geração de controladores SSD NVMe também oferece uma gama mais ampla de opções de SSD NVMe de nível básico, incluindo unidades
NVAM sem DRAM usando a opção Buffer de memória host NVMe para ajudar a evitar os piores efeitos do DRAMless. No entanto, os SSDs NVMe de nível básico ainda são muito mais caros que os populares SSDs SATA, e os SSDs NVMe de última geração não são particularmente caros que os usuais, portanto, este segmento não tem valor especial. Talvez isso se deva em parte à velocidade da queda dos preços no mercado de SSD: os drives NVMe de última geração mais populares são mais baratos que o NVMe de nível básico, portanto, esses segmentos se sobrepõem no preço mais do que se os preços fossem mais estáveis.
Os SSDs NVMe high-end para consumidores fornecem velocidades de leitura consistentes acima de 3 Gb / s, por isso estamos nos aproximando dos limites de velocidade PCIe 3 x4. O PCIe 4.0 ainda está longe de entrar no mercado consumidor, portanto, podemos esperar um período de um ano ou dois, quando o mercado NVMe será tão inativo quanto o mercado SATA. No entanto, os SSDs NVMe ainda têm muito a se esforçar em termos de E / S aleatória e eficiência energética (que geralmente fica aquém dos SSDs SATA).
Chegada QLC NAND
Após vários anos de conversa, em 2018, a memória flash QLC NAND finalmente entrou no mercado. O QLC NAND armazena quatro bits por célula de memória em vez de três bits no TLC NAND, o que proporciona um bom aumento na densidade de armazenamento e reduz o custo de uma unidade de capacidade de memória. A dificuldade em distinguir entre 16 níveis de tensão diferentes em uma célula de memória leva a sérias falhas de velocidade e resistência na gravação, mas não são tão ruins quanto eram há vários anos: a maioria dos SSDs QLC garantem cerca de 0,1 registros de disco por dia por cinco anos [Drive Writes Per Day, DWPD - uma medida de resistência SSD; este é o número permitido de ciclos de cópia de todo o disco por dia durante o período de garantia / aprox. trans.] - Isso é três vezes menor que os atuais SSDs de baixo custo TLC. E isso é suficiente para usar o QLC NAND como uma unidade de uso geral, sem tentar usá-lo como uma classe WORM de gravação única, leitura múltipla, com a ajuda de software e sistemas de arquivos especiais.
A Intel e a Micron foram as primeiras a anunciar o QLC NAND SSD, começando com o
Micron 5210 ION SATA SSD. Ambas as empresas
lançaram SSDs NVMe personalizados com QLC NAND no outono usando o controlador SM2263 de nível básico da Silicon Motion. O primeiro SSD NVMe da Intel também foi uma unidade QLC. O primeiro produto QLC NAND da Samsung foi o consumidor
860 QVO SATA SSD . A Toshiba e a Western Digital (SanDisk) ainda não anunciaram o lançamento do QLC SSD e provavelmente estão aguardando a segunda geração do QLC baseada no NAND 3D de 96 camadas.
No mercado de drives profissionais, o papel do QLC NAND é claro: mate os discos rígidos de 10K RPM e comece a competir com os discos de 7200 RPM. No mercado consumidor, a situação é mais confusa. Com um cache SLC grande, os SSDs NVMe QLC como
Intel 660p e
Crucial P1 podem oferecer grande velocidade, mas com algumas ressalvas. Porém, os QLCs podem se tornar mais populares no mercado de SSDs SATA como uma alternativa aos SSDs de TLC sem DRAM na busca pelo objetivo de custar 10 centavos por GB.
O QLC NAND ainda está engatinhando e seu crescimento será uma das principais tendências de 2019. Até agora, não parece que o QLC NAND possa influenciar bastante as vendas do TLC NAND no futuro próximo; provavelmente, isso simplesmente contribuirá para o crescimento do mercado de SSD. Ainda há dúvidas se o QLC vale a pena lidar com seus problemas, principalmente porque o custo de um gigabyte de QLC NAND é praticamente o mesmo que o custo do TLC NAND.
Novos fatores de formulário para SSDs profissionais
Vários dos maiores players do mercado de SSD estão participando de uma guerra de formatos em relação à forma futura de SSD em data centers. Os SSDs M.2 acabaram sendo muito pequenos e limitados em capacidade devido à fonte de alimentação de 3,3 V e à falta de troca a quente. O SSD U.2 de 2,5 "pode ser alterado rapidamente, mas é difícil esfriar, especialmente ao usar placas emparelhadas para aumentar o volume de unidades com dezenas de chips NAND. Na primeira rodada das novas ofertas da Intel Ruler e Samsung NF1. O circuito da régua é padronizado no EDSFF, mas rasteja Para um grande número de opções, o NF1 ainda não foi usado por nenhuma organização de padrões, e essa opção já
causou a ira do
PCI SIG devido à reutilização do conector M.2, que entra em conflito com seus planos para o M.2, mas a Samsung já concordou com vários parceiros desenvolvendo SSD NF1 ou caixas para eles.
Até agora, o resultado da guerra de formatos não está claro, mas muitas empresas não a estão impedindo e estão avançando em seu desenvolvimento e implementação. É provável que esses novos fatores de forma nunca apareçam no mercado consumidor, e seus usuários iniciais serão grandes empresas que não dependem das tendências do mercado e, devido ao seu volume, poderão solicitar SSDs de qualquer forma.
Descanse em paz, IM Flash Technologies, 2006-2019
Em 2018, Intel e Micron decidiram encerrar sua parceria de longa data com memória flash. A IM Flash Technologies (IMFT) foi formada em 2006, logo após o SSD começar a ganhar popularidade, e foi um dos principais players ao longo da história do mercado. A IMFT foi o segundo fornecedor de NAND a lançar o 3D NAND no mercado, e seu desenvolvimento da memória 3D XPoint estimulou seus concorrentes a liberar outros tipos de memória de baixa latência, incluindo Samsung Z-NAND e, posteriormente, Toshiba XL-Flash.
Essa ruptura está mudando seriamente o cenário competitivo do setor de memória de estado sólido, mas não acontecerá instantaneamente: passará por várias fases. Duas empresas já transferiram a produção de flash NAND para suas próprias fábricas, no entanto, desenvolvimento e pesquisa ainda são negócios comuns e são realizados no escritório da IMFT em Lehai, pc. Utah No início de 2018, a Intel e a Micron anunciaram que iniciariam o desenvolvimento e a pesquisa separadamente depois que terminassem a geração de 96 camadas de memória, que deve aparecer no mercado em 2019. Poucos meses depois, foi anunciada a divisão de desenvolvimento do 3D XPoint, que ocorrerá após o desenvolvimento da segunda geração do 3D XPoint no primeiro semestre de 2019. A Micron compra a participação da Intel na fábrica 3D XPoint da Lehai, de modo que a Intel terá que comprar substratos da Micron até que a empresa inicie a produção em um de seus laboratórios.
Os novos designs de memória da Intel e da Micron provavelmente serão de maneiras muito diferentes. É provável que a Intel se concentre nas unidades para uso industrial e elas estão trabalhando em uma estratégia que divide os produtos entre o 3D XPoint para velocidade e o QLC NAND para volume. A Intel pode ser o primeiro fabricante de NAND a abandonar o TLC, mas apenas se puder tornar o 3D XPoint muito mais acessível que a primeira geração. Os negócios NAND da Micron são muito mais amplos: é um importante fornecedor de SSDs industriais e de consumo de sua própria fabricação, e seu NAND é usado em produtos de outras marcas de SSDs, bem como nos mercados de eletrônicos móveis, industriais e incorporados. Os planos da Micron para o 3D XPoint ainda são desconhecidos. Eles não lançaram produtos com a primeira geração do 3D XPoint e, a longo prazo, planejam mudar sua atenção para um tipo completamente diferente de memória não volátil, que ninguém mais terá.
Um novo concorrente no horizonte: Yangtze Memory Technologies Co.
A holding chinesa Tsinghua possui uma empresa subsidiária Yangtze Memory Technologies Co. (YMTC) tentando entrar no mercado 3D NAND. Desde que se atrasou, seu plano de desenvolvimento está seriamente atrás dos concorrentes e ela precisa passar por várias etapas tecnológicas muito rapidamente para alcançar os que estão à frente. Em 2017, eles desenvolveram um NAND 3D de 32 camadas e agora estão trabalhando em um NAND 3D de 64 camadas, que deve aparecer no mercado em 2019. Depois disso, eles querem pular 96 camadas e sair imediatamente às 128 em 2020 para encontrar jogadores mais velhos. A principal diferença entre NAND e YMTC é o novo método de produção, que a empresa chamou de
Xtacking : em vez de colocar circuitos auxiliares periféricos sob uma matriz de memória flash (como a Intel e a Micron fizeram primeiro e depois planejaram tudo o resto), o YMTC produz duas partes do chip em substratos separados. Ela afirma ser capaz de combinar substrato periférico acabado e substrato com uma matriz em uma etapa de produção. Seu primeiro NAND 3D de 64 camadas é a primeira demonstração de tecnologia.
Além do fato de esse processo permitir que você faça uma pequena matriz, ele dará ao YMTC mais algumas vantagens que permitirão à empresa acompanhar os concorrentes. Ao fabricar periféricos e uma matriz de memória separadamente, o YMTC pode separar o desenvolvimento desses dois esquemas e avançar mais rapidamente. Além disso, os circuitos periféricos podem ser fabricados usando o processo lógico tradicional em vez do processo de fabricação da memória - no momento, eles usam um processo lógico bem desenvolvido e, portanto, barato a 180 nm. O YMTC planeja tornar o principal recurso de sua memória uma velocidade de E / S extremamente grande, usando vários planos por matriz. Ela espera atingir velocidades de 3 Gb / s a partir de uma matriz, enquanto outros players do mercado estão começando a quebrar a fasquia a 1 Gb / s.