O que é NAND 2D e como funciona?

O que é um SSD 2D NAND?

O NAND 2D, também conhecido como NAND planar, é um tipo de memória flash em que as células de memória flash são colocadas lado a lado em um dado de transistor. Inicialmente lançado comercialmente em 1987, o 2D NAND proporcionou aos primeiros unidades de estado sólidoState Drives) melhor desempenho, velocidades de leitura/gravação e robustez mecânica do que seus discos rígidos (HDD, Hard-Disk Drive), mas a um custo premium por capacidade. A capacidade foi fundamentalmente limitada pelo número de células que você poderia ajustar lado a lado em um único plano, levando ao desenvolvimento do 3D NAND . Neste artigo, veremos o que é NAND 2D, como funciona e quão confiável é.

Como o 2D NAND funciona?

O NAND 2D funciona armazenando bits de memória como estados de tensão em um circuito elétrico. Para entender como o NAND 2D funciona, é importante primeiro abordar alguns conceitos sobre células NAND.

O que significa NAND em 2D NAND?

NAND significa “NÃO E” e descreve a porta lógica ou o operador booleano usado no circuito interno de uma célula NAND. Um gate NAND produz um valor FALSO somente se ambas as entradas forem VERDADEIRAS.

O que é exatamente uma célula NAND?

Uma célula NAND é um transistor que consiste em uma porta de controle na parte superior e uma porta flutuante imprensada entre duas camadas de isolamento com uma fonte de ligação de canal e dreno abaixo. 

A aplicação de uma tensão através da porta de controle atrai elétrons no canal para tunelar através da primeira camada de isolamento e para a porta flutuante. Quando a porta flutuante está nesse estado carregado, os dados são armazenados com eficácia e o valor binário da célula é definido como zero. E como a porta flutuante é eletricamente isolada, ela armazenará memória mesmo quando a energia for removida, tornando a célula de memória não volátil. 

Aplicar uma tensão alta o suficiente na fonte e no dreno induz uma tensão negativa no gate de controle. Isso descarrega os elétrons da porta flutuante de volta no canal, apagando efetivamente a célula de memória. O valor binário da célula é definido como 1.

Quantos bits você pode armazenar em 2D NAND?

É um equívoco comum que o NAND 2D não pode armazenar mais de um bit por célula. A natureza planar do NAND 2D não significa que você não pode usar células MLC, TLC e QLC. Isso significa que você não pode empilhar essas células.

Veja uma visão geral da evolução das células NAND ao longo do tempo:

• Flash de célula de nível único (SLC, Single-level Cell): um bit por célula, dois estados de tensão possíveis
• Flash de célula de multinível (MLC, Multi-level Cell): dois bits por célula, quatro estados de tensão possíveis
• Flash de célula de nível triplo (TLC, Triple-level Cell): três bits por célula, oito estados de tensão possíveis
• Flash de célula de nível quádruplo (QLC, Quad-level Cell): quatro bits por célula, 16 estados de tensão possíveis

Como você pode ver, quanto mais estados de tensão você pode armazenar por célula, mais bits de informações você pode armazenar. Há uma desvantagem geral em confiabilidade e capacidade conforme você tenta armazenar mais estados de tensão.

Quão confiável é o 2D NAND em comparação com o 3D NAND?

A diferença entre o 2D NAND e o 3D NAND é que o 2D NAND é planar, enquanto o 3D NAND incorpora o empilhamento vertical. O principal fator limitante para NAND 2D foi o número de células que você pode caber em um único plano em um chip. Quanto menor a célula, mais você pode encaixar em um único plano de transistor. Por outro lado, tamanhos menores de células reduzem a confiabilidade aumentando a probabilidade de vazamento de elétrons. 

Os engenheiros criaram o 3D NAND para melhorar a capacidade dos chips NAND empilhando verticalmente as células. Como você perde confiabilidade à medida que reduz as células, o empilhamento vertical também oferece espaço para usar células maiores para melhorar a confiabilidade. O resultado final é um aumento líquido na capacidade e na confiabilidade de um chip NAND.

Quais SSDs usam flash NAND 2D?

Atualmente, a maioria das SSDs no mercado usa flash NAND. Como o 2D NAND é uma tecnologia mais antiga que está sendo desativada, os fornecedores não anunciam mais seu uso em seus produtos. SSDs SATA mais antigos usando chips SLC que não são anunciados como 3D NAND provavelmente estão usando flash 2D NAND mais barato. Dito isso, a tecnologia ainda tem seus usos de nicho. As implantações legadas ainda podem exigir flash NAND 2D mais antigo, e microdispositivos que não exigem muita memória podem optar pelo desempenho e confiabilidade das células SLC em um único plano de transistor.

Conclusão

Neste artigo, abordamos o que é o 2D NAND e como ele difere do 3D NAND . Embora o 2D NAND seja uma tecnologia mais antiga, ele ainda é utilizado em hardware legado como uma versão mais barata da memória flash e em casos de uso de nicho.