Флэш-память типа NAND, которая является основным типом накопителя во всей электронике – от смартфонов и ноутбуков до грузовиков и самолетов – уже много лет как дошла до технологической границы. Производителям приходится идти на невероятные хитрости, чтобы обеспечивать большую емкость-это и использование более 200 чипов в одной упаковке, и запись до 5 битов в одну ячейку (PLC). Но эти способы также приближаются к исчерпанию. Возможно, новая технология от SK Hynix позволит продолжать увеличивать емкость флеш-накопителей.
Компания SK Hynix представила альтернативный подход, известный как технология многоточечных ячеек, или Multi-site cell. Вместо того, чтобы заставлять одну NAND-ячейку сохранять все 32 уровня напряжения, как это происходит в традиционных решениях, новая архитектура предполагает разделение ячейки на две независимые полукомерки.
Каждая из полукоммерок сохраняет шесть уровней напряжения, которые в сочетании позволяют кодировать пятибитное значение. Такой подход уменьшает накопление уровней напряжения в одной физической структуре, сохраняя при этом общую плотность записи данных.
Две полукомерки работают параллельно как единый логический элемент, по принципу действия напоминающий RAID-0, в котором данные распределяются между несколькими жесткими дисками для повышения пропускной способности. В этом случае комбинация уровней напряжения происходит во время доступа к данным, а не путем распределения информации между отдельными физическими устройствами.
Физическая форма такой ячейки имеет эллиптический, а не круглый вид, что создает пространство для изолирующей стенки между двумя полукоммерами и позволяет реализовать отдельные соединения с битовыми линиями. Согласно SK Hynix, более широкие промежутки между уровнями напряжения внутри каждой полукомерки уменьшают утечку электронов и сокращают время программирования.
Считывание с обеих полукомерок осуществляется одновременно, и компания заявляет, что это обеспечивает более высокую скорость чтения по сравнению с традиционными архитектурами PLC. Такой подход также повышает долговечность памяти, поскольку ниже напряженная нагрузка уменьшает износ ячеек.
SK Hynix продемонстрировала работоспособные кремниевые пластины на конференции IEDM 2025 года, что свидетельствует о выходе концепции за рамки чисто теоретических моделей и компьютерного моделирования.
Вместе с тем подход с разделенными ячейками требует дополнительных этапов полупроводникового производства, в частности физического разделения ячеек и заполнения промежутков, что повышает себестоимость и усложняет технологический процесс.
В настоящее время SK Hynix оценивает возможности массового производства такой памяти, в то время как другие производители флэш-памяти, включая Samsung, Micron, Kioxia и Sandisk, вероятно, изучат аналогичные концепции.
Предложенный подход не обещает удешевления твердотельных накопителей, а лишь повышения их плотности, и он не отменяет роли жестких дисков в системах хранения больших объемов данных.
В случае если производителям удастся наладить масштабное производство многоточечных ячеек, флеш-память уровня PLC может наконец стать практически жизнеспособной без критических недостатков, характерных для предыдущих реализаций.
