La NAND 2D et la NAND 3D sont des technologies utilisées dans le stockage de bureau et mobile. La mémoire flash NAND est utilisée pour la technologie de disque flash (SSD) afin d’offrir un stockage plus fiable et plus rapide sur les ordinateurs de bureau et les appareils mobiles. En fonction de vos objectifs, vous pouvez choisir entre les deux technologies pour créer des serveurs et des périphériques de sauvegarde.
Alors que la NAND 2D est désormais essentiellement obsolète dans le stockage d’entreprise moderne, comprendre l’évolution de la NAND 2D vers la NAND 3D permet d’expliquer pourquoi la technologie NAND 3D actuelle est devenue la base de toutes les solutions de stockage flash modernes.
NAND 3D et NAND 2D
La NAND 3D est désormais la technologie NAND standard, qui a complètement remplacé la NAND 2D dans la quasi-totalité des nouveaux produits de stockage. La technologie de stockage flash NAND utilise des cellules empilées dans un petit châssis pour offrir aux utilisateurs un composant de stockage plus petit et plus performant. Les périphériques NAND 2D placent les cellules de stockage côte à côte. La NAND 3D ajoute une autre couche et empile les cellules verticalement. L’évolution actuelle de la technologie NAND 3D contient des centaines de couches de cellules de mémoire. En disposant d’un plus grand nombre de cellules de mémoire dans le châssis du disque, la NAND 3D offre davantage de stockage à des vitesses plus rapides.
Comment la mémoire flash NAND stocke les données
Le stockage sur n’importe quel périphérique est une série de zéros. L’unité de stockage de base de la technologie de mémoire flash est appelée « porte ». Lorsque des électrons sont présents dans la grille, la valeur est 0. Lorsqu’aucun électron n’est présent, la valeur est 1. Les différents niveaux de tension représentent des schémas binaires différents : lorsque les données sont écrites, des quantités précises de charge électrique sont injectées dans chaque cellule. Pendant les opérations de lecture, le contrôleur de stockage mesure le niveau de tension et le traduit en bits. Le nombre de niveaux de tension dépend du type de cellule : SLC (deux niveaux), MLC (quatre niveaux), TLC (huit niveaux) ou QLC (16 niveaux).
Les portes de la NAND 2D sont alignées horizontalement. La technologie NAND 2D n’est pas aussi populaire aujourd’hui, car la technologie NAND 3D dispose d’une meilleure technologie de transistor pour arrêter la décharge des électrons, ce qui entraîne essentiellement une perte de données. La technologie charge-trap de la technologie NAND 3D est privilégiée pour les performances et l’intégrité des données.
Comprendre l’architecture SSD
Un SSD associe une mémoire flash NAND à un contrôleur et une interface qui permettent au disque de fonctionner comme un remplacement direct des disques durs traditionnels. Les SSD incluent une couche de traduction flash (FTL), qui est un firmware interne conçu pour gérer le contrôle de l’usure, la correction des erreurs et la gestion de mauvais blocs tout en traduisant les adresses logiques et physiques.
Un périphérique de stockage flash NAND 3D offre également beaucoup plus de stockage à un prix inférieur à celui des périphériques NAND 2D. La technologie NAND 3D moderne réduit la consommation d’énergie jusqu’à 50 % et multiplie par trois ou quatre la vitesse à laquelle l’appareil peut écrire des données sur des cellules par rapport à la NAND 2D traditionnelle.
Avantages techniques de la NAND 3D moderne
Densité et capacité
- NAND 2D : Limité à environ 128Gb (16 Go) par puce
- NAND 3D moderne : Jusqu’à 2Tb (256 Go) par puce, avec des puces de 4Tb en cours de développement
- Modules Pure Storage® DirectFlash® : Tirez parti de la NAND 3D pour fournir jusqu’à 150TB dans un seul module (300 To prochainement)
Indicateurs de performance
- Vitesses de lecture séquentielles : Jusqu’à 7GB/s avec interface NVMe
- Vitesses d’écriture séquentielle : Jusqu'à 5GB/s
- IOPS aléatoires : Plus d’un million dIOPS par seconde pour des lectures aléatoires en 4K
- Latence : Sub-100 microsecondes pour les entreprises 3D NAND
Endurance et fiabilité
- NAND TLC 3D : 3 000 à 5 000 cycles P/E
- QLC NAND 3D : 500 à 1 000 cycles P/E
- Correction améliorée des erreurs avec codes de contrôle de parité à faible densité (LDPC)
- Meilleure conservation des données grâce à une meilleure isolation des cellules
Avantages de la NAND 3D par rapport à la NAND 2D
Comme un périphérique flash NAND 3D contient plusieurs cellules de stockage de plus qu’un périphérique NAND 2D, les utilisateurs bénéficient d’une capacité de stockage plus importante avec la nouvelle technologie. Les SSD ont une durée de vie limitée, en particulier lorsqu’ils sont utilisés dans des appareils où plusieurs écritures sont effectuées. À chaque écriture, un SSD perd un peu de sa durée de vie. Tous les SSD ont une durée de vie limitée, mais les cellules supplémentaires fournissent plus de cycles d’écriture avec un périphérique NAND 3D qu’avec un périphérique NAND 2D.
En raison de la meilleure technologie de transistor et de l’empilement des cellules de mémoire, la NAND 3D est la technologie privilégiée pour la plupart des datacenters et des organisations. La NAND 3D offre des vitesses plus rapides et une capacité de stockage supplémentaire. L’inconvénient est que la technologie NAND 3D est plus coûteuse à produire, ce qui la rend plus coûteuse pour les organisations.
Pour les serveurs avec un châssis plus petit, les périphériques NAND 3D sont préférables car ils sont plus petits. Les fabricants de serveurs disposent d’un espace limité pour installer le matériel, et la NAND 3D leur permet de fournir plus de stockage à leurs utilisateurs à un coût inférieur et sans les besoins en espace de la NAND 2D. La NAND 3D consomme également moins d’énergie, ce qui réduit le gaspillage d’une batterie d’alimentation ininterrompue (UPS).
Quand utiliser la NAND 3D
L’utilisation de la NAND 3D permet de réduire les coûts et la consommation d’énergie. Elle a également une durée de vie plus longue et offre des vitesses plus rapides. Pour la plupart des applications, la NAND 3D est clairement gagnante. Les serveurs plus récents peuvent être fournis avec un périphérique de stockage NAND 3D, mais vous pouvez également les acheter pour installer une capacité de stockage supplémentaire dans un serveur existant. Si vous cherchez un nouveau SSD, un périphérique NAND 3D sera moins cher par gigaoctet de stockage et vous fournira des téraoctets de capacité de stockage.
La NAND 3D offre bien plus de capacité de stockage que la NAND 2D. Les blocs de mémoire NAND 2D stockent jusqu'à 1,6 To, tandis que les baies de mémoire NAND 3D offrent jusqu'à 128TB. Même avec la différence de coût, la NAND 3D est plus avantageuse pour les organisations qui ont des besoins de stockage de données importants. Les datacenters et les entreprises préfèrent la NAND 3D pour sa capacité de stockage et son intégrité des données supérieures.
Cas d’utilisation d’entreprise pour la NAND 3D moderne
Informatique haute performance
- Ensembles de données d’entraînement AI/ML nécessitant une capacité massive et un débit élevé
- Analytique en temps réel traitant des pétaoctets de données
- Systèmes de trading haute fréquence nécessitant une faible latence constante
Virtualisation et cloud
- Virtual Desktop Infrastructure (VDI) prenant en charge des milliers d’utilisateurs
- Plateformes d’orchestration de conteneurs avec besoins de stockage persistants
- Environnements cloud multi-locataires nécessitant des performances prévisibles
Applications critiques
- Bases de données professionnelles (Oracle, SQL Server, SAP HANA)
- Dossiers médicaux électroniques et imagerie médicale
- Systèmes de traitement des transactions financières
Quand utiliser la NAND 2D sur la NAND 3D
Les appareils plus anciens dotés de la technologie NAND 2D peuvent être mis à niveau vers la dernière technologie NAND 3D. Une bonne façon de recycler les anciennes technologies NAND 2D consiste à déplacer le périphérique NAND 2D pour archiver le stockage non critique. Le stockage d’archives aurait toujours une durée de vie limitée et nécessiterait un remplacement éventuel, mais son utilisation pour des archives simples réduirait les écritures au nombre de fois où les fichiers sont stockés de manière permanente jusqu’à ce qu’ils soient nécessaires à la récupération.
Conclusion
Lorsque vous recherchez davantage d’espace de stockage, vous pouvez choisir entre la technologie NAND 2D et 3D. Dans la plupart des cas, la NAND 3D est la meilleure option pour vos applications, même si vous installez un stockage pour un usage personnel. Vous pouvez même remplacer l’ancienne technologie NAND 2D par une technologie NAND 3D plus récente afin de profiter d’une consommation d’énergie plus faible et de vitesses plus rapides.
