Chi tiết tin tức
Sẽ có một ngày SSD dành cho laptop đạt dung lượng 10TB nhờ vào 3D NAND

Năm 2016 tuy giá bán của ổ SSD tiếp tục giảm nhưng vẫn chưa thể so sánh với HDD khi cùng mức dung lượng. Trong nỗ lực hạ giá thành SSD và làm cho mặt hàng này trở thành một thứ đại trà, các hãng bán dẫn như Intel, Micron, Samsung đã nghĩ ra một công nghệ tên là 3D NAND. Công nghệ này sẽ chồng các lớp ô nhớ lên theo chiều dọc để tăng dung lượng mà mỗi ổ SSD có thể chứa trong khi không làm giảm đi tốc độ và hiệu năng hoạt động nói chung.

Trước khi tìm hiểu kĩ hơn về V-NAND, chúng ta hãy xem trước về NAND flash. NAND là một loại cổng bán dẫn được dùng phổ biến trong các loại chip nhớ, vốn là thứ cấu thành thẻ nhớ, ổ USB nhỏ nhỏ bạn đang cầm trên tay hay bự hơn là ổ SSD. Các loại bộ nhớ này gọi là bộ nhớ flash, chúng không có đĩa quay, không có đầu đọc kim như HDD mà chỉ dùng các chip nhớ nên nhỏ gọn hơn, tốc độ cao hơn và ít hư hao hơn so với ổ HDD truyền thống.

Trong những con chip nhớ NAND này người ta gắn vào rất nhiều bóng bán dẫn. Một cụm bóng bán dẫn sẽ cấu thành một ô nhớ, tiếng Anh là memory cell. Đây là đơn vị cơ bản của bất kì loại chip nhớ nào trên thị trường và chúng sẽ chứa giá trị 1 hoặc 0. Nhiều cell gom lại thành một page, nhiều page nhóm thành một block, nhiều block gom lại thành plane, nhiều plane hợp với nhau tạo thành một con chip nhớ NAND, và nhiều chip nhớ nằm chung với nhau trên một bo mạch sẽ tạo thành một ổ SSD. Ở trong ổ SSD thì đơn vị nhỏ nhất có thể ghi dữ liệu là page.

Có thể bạn đã nghe tới ổ SSD loại Single Level Cell (SLC). Công nghệ này cho phép mỗi ô nhớ chứa 1 bit dữ liệu mà thôi (tức chỉ là 0 hoặc 1 tương ứng với hai trạng thái tích điện), tuy nhiên chúng có tốc độ và độ bền cao. Rồi người ta tạo ta công nghệ khác gọi là Multi Level Cell (MLC), nó có thể thay đổi mức điện áp thành 4 cấp độ để chứa 2 bit mỗi ô. Sau này cao hơn có cả Triple Level Cell (TLC) với 3 bit mỗi cell. MLC và TLC cho phép tạo ra các chip nhớ dung lượng cao hơn nhưng giảm tốc độ và số lần đọc ghi theo thời gian (do điện áp bị giảm dần).

Nhưng dù là SLC, MLC hay TLC đi nữa thì các cell đều chỉ được đặt cạnh nhau trên một mặt phẳng hai chiều mà thôi. Bạn có thể tưởng tượng nó trông giống như sàn gạch của bạn vậy. Khi các nhà sản xuất cố nhét nhiều cell hơn vào một đế chip, họ bắt đầu gặp nhiều vấn đề vật lý. Khi các cell trở nên nhỏ hơn thì đường ngăn cách giữa các cell càng mỏng đi, vậy nên electron có thể bị rò rỉ từ ô này sang ô khác khiến việc xác định giá trị điện áp mỗi ô trở nên khó khăn, nhất là với MLC và TLC vốn đã hỗ trợ nhiều mức điện áp. Khi quy trình sản xuất chip giảm xuống 15nm hoặc 13nm, thật khó để các hãng có thể làm ổ SSD với dung lượng cao mà không hi sinh tốc độ.

Thế rồi vào một ngày đẹp trời, Samsung, Intel, Micron và một số công ty khác mới nghĩ ra công nghệ 3D NAND, hay còn gọi là V-NAND (vertical NAND). Như cái tên đã gợi ý, các cell trong một chip nhớ sẽ được chồng lên nhau theo chiều dọc thay vì trải rộng ra khắp diện tích chip. Điều này giống như việc bạn quyết định sẽ xây một cao ốc để tiết kiệm diện tích thay vì chỉ xây 1 tầng nhưng trải dài nhiều mét vuông đất. Nối giữa các lớp sẽ là những đường nội liên kết để trung chuyển dữ liệu, giống như thang máy giữa các tầng của tòa nhà.

Intel và Micron đã chồng 32 lớp để tăng dung lượng lên so NAND truyền thống, song song đó họ cũng được lợi là các cell không cần phải nằm quá sát với nhau nên không bị rò rỉ electron. Samsung cũng đi theo con đường tương tự nhưng ra mắt sản phẩm trước. Một điểm hay nữa là mặt dù chồng chất lên như vậy nhưng các chip nhớ vẫn có thể là MLC hoặc TLC nên lại càng tăng dung lượng lên cao hơn. Trong sản phẩm của Intel, một cell 32 lớp có thể chứa 256 gigabit dung lượng (tương đương 32GB) nếu dùng MLC hoặc 384 gigabit (48GB) nếu xài TLC. Ghép nhiều cell lại, chúng ta dễ dàng có được một ổ SSD lớn. Kết quả là chi phí bỏ ra cho mỗi GB sẽ giảm xuống, đồng nghĩa với việc ổ SSD dung lượng cao sẽ rẻ hơn.

Intel và Micron kỳ vọng rằng một ngày nào đó họ có thể làm ra một ổ SSD nhỏ cỡ thanh singum với dung lượng lên đến 3,5TB, hoặc các ổ SSD 2,5" dùng cho laptop với dung lượng trên 10TB. Hiện tại, công nghệ 3D NAND đã cho phép làm ra các chip nhớ có dung lượng gấp 3 lần so với 2D NAND, và vẫn còn rất nhiều thời gian để công nghệ này tiếp tục phát triển.

Hạn chế của 3D NAND đó là nó cần độ chính xác rất cao khi sản xuất do các cột bán dẫn cần phải được sắp thẳng hàng một cách hoàn hảo để các cell nhớ có thể hoạt động. Thế nên chỉ có những công ty bán dẫn lớn với nhiều năm kinh nghiệm như Intel hay Samsung mới có khả năng làm chip 3D NAND.

Các sản phẩm 3D NAND bắt đầu được giới thiệu khoảng 2 năm trước nhưng chủ yếu chỉ dành cho khách hàng doanh nghiệp, và bây giờ những sản phẩm tiêu dùng đầu tiên đã bắt đầu xuất xưởng. Intel sắp ra mắt dòng SSD 3D NAND 600p, ADATA thì có SSD Ultimate SU800. Samsung thậm chí còn làm ra một ổ SSD di động bé xíu mà dung lượng lên tới 2TB và tất nhiên là cũng xài công nghệ 3D NAND. Trong tương lai, việc ........ ổ SSD 10TB là chuyện sớm muộn, và mình rất mong chờ tới ngày đó.

Tham khảo: tinhte.vn