Qu’est-ce qu’un SSD avec NAND 2D ?
La NAND 2D, ou NAND planaire, est un type de mémoire flash selon lequel les cellules de mémoire flash sont placées côte à côte sur une puce de transistor. Commercialisée pour la première fois en 1987, la NAND 2D permet aux premiers disques de stockage flash (SSD) de fournir de meilleures performances, des vitesses de lecture et d’écriture plus élevées et une plus grande robustesse mécanique que les disques durs (HDD), mais pour un coût par capacité supérieur. La capacité étant limitée au nombre de cellules pouvant être placées côte à côte dans un seul plan, la NAND 3D se développe rapidement. Dans cet article, nous allons nous intéresser à la définition, au fonctionnement et à la fiabilité de la NAND 2D.
Comment fonctionne la NAND 2D ?
La NAND 2D stocke des bits de mémoire sous la forme d’états de tension au sein d’un circuit électrique. Pour comprendre le fonctionnement de la NAND 2D, il est important d’aborder certains concepts relatifs aux cellules NAND.
Que signifie le terme NAND ?
NAND signifie « NOT AND » et décrit la porte logique ou l’opérateur booléen utilisé dans le circuit interne d’une cellule NAND. Une porte NAND produit une valeur « FAUX » uniquement si les deux entrées ont pour valeur « VRAI ».
Qu’est-ce qu’une cellule NAND ?
Une cellule NAND est un transistor composé d’une grille de contrôle, en haut, et d’une grille flottante piégée entre deux couches d’isolation, avec un canal reliant la source et le drain dessous.
Lorsqu’on applique une tension à la grille de contrôle, des électrons sont attirés dans le canal, ils passent à travers la première couche d’isolation (effet tunnel) et s’amassent dans la grille flottante. Quand la grille flottante est chargée, les données sont stockées efficacement et la valeur binaire de la cellule passe à zéro. Puisque la grille flottante est isolée électriquement, elle conserve la mémoire même lorsque l’alimentation est coupée, ce qui rend la cellule non volatile.
L’application d’une tension suffisamment élevée sur la source et le drain induit une tension négative sur la grille de contrôle. Les électrons qui se trouvent dans la grille flottante sont évacués dans le canal, ce qui entraîne l’effacement de la cellule de mémoire. La valeur binaire de la cellule passe à 1.
Combien de bits peut-on stocker dans une NAND 2D ?
On croit souvent à tort qu’une NAND 2D ne peut pas stocker plus d’un bit par cellule. La nature planaire de la NAND 2D n’empêche pas d’utiliser des cellules MLC, TLC et QLC. Cela signifie simplement qu’on ne peut pas empiler ces cellules.
Voici un aperçu de l’évolution des cellules NAND au fil du temps :
- Stockage flash cellule à niveau unique (SLC) : un bit par cellule, deux états de tension possibles
- Stockage flash cellule multi-niveaux (MLC) : deux bits par cellule, quatre états de tension possibles
- Stockage flash cellule à trois niveaux (TLC) : trois bits par cellule, huit états de tension possibles
- Stockage flash cellule à quatre niveaux (QLC) : quatre bits par cellule, 16 états de tension possibles
La quantité de bits d’information pouvant être stockée par cellule dépend du nombre d’états de tension. Si l’on souhaite stocker davantage d’états de tension, on doit faire un compromis entre la fiabilité et la capacité.
Quelle est la fiabilité de la NAND 2D par rapport à la NAND 3D ?
À la différence de la NAND 3D, qui permet un empilement vertical, la NAND 2D est planaire. Le principal facteur limitant de la technologie NAND 2D est le nombre de cellules pouvant être intégrées dans un seul plan sur une puce. Plus la cellule est petite, plus on peut en mettre sur un seul plan de transistor. D’un autre côté, les cellules les plus petites sont moins fiables, car la probabilité d’une fuite d’électron est plus importante.
Les ingénieurs ont mis au point la NAND 3D pour améliorer la capacité des puces NAND grâce à l’empilement vertical des cellules. Puisque la fiabilité diminue lorsqu’on réduit la taille des cellules, l’empilement vertical permet également d’utiliser des cellules plus grandes pour améliorer la fiabilité. Résultat : la capacité et la fiabilité de la puce NAND sont nettement améliorées.
Quels sont les SSD utilisant la mémoire flash NAND 2D ?
La plupart des SSD disponibles sur le marché utilisent actuellement la mémoire flash NAND. La NAND 2D étant une technologie ancienne progressivement abandonnée, les fournisseurs ne font plus la promotion de son utilisation dans leurs produits. Les SSD SATA les plus anciens avec des puces SLC sans mention de la NAND 3D utilisent certainement une mémoire flash NAND 2D moins onéreuse. Cela dit, cette technologie est encore exploitée dans certaines niches. Les déploiements traditionnels peuvent nécessiter une mémoire flash NAND 2D plus ancienne, et les microdispositifs peuvent bénéficier des performances et de la fiabilité des cellules SLC sur un seul plan de transistor.
Conclusion
Dans cet article, nous avons défini la NAND 2D et expliqué ses différences avec la NAND 3D. Même si la technologie NAND 2D est plus ancienne, elle est toujours utilisée pour le matériel ancienne génération, car il s’agit d’une mémoire flash moins coûteuse, et dans certaines niches.
