NAND 2D e NAND 3D sono tecnologie utilizzate nello storage desktop e mobile. La memoria flash NAND viene utilizzata per la tecnologia delle unità a stato solido (SSD) per offrire uno storage più affidabile e veloce nei computer desktop e nei dispositivi mobili. A seconda dei tuoi obiettivi, puoi scegliere tra le due tecnologie per creare server e dispositivi di backup.
Sebbene la tecnologia NAND 2D sia ormai ormai obsoleta nello storage enterprise moderno, comprendere l'evoluzione da NAND 2D a NAND 3D aiuta a illustrare perché l'attuale tecnologia NAND 3D è diventata la base per tutte le moderne soluzioni di flash storage.
NAND 3D rispetto a NAND 2D
NAND 3D è ora la tecnologia NAND standard, che ha completamente sostituito NAND 2D in quasi tutti i nuovi prodotti di storage. La tecnologia di storage flash NAND utilizza celle impilate in un piccolo chassis per offrire agli utenti un componente di storage più piccolo con performance migliori. I dispositivi NAND 2D posizionano le celle di storage una accanto all'altra. NAND 3D aggiunge un altro livello e impila le celle in verticale. L'evoluzione attuale della tecnologia NAND 3D contiene centinaia di livelli di celle di memoria. Con più celle di memoria all'interno dello chassis dell'unità, NAND 3D fornisce più storage a velocità più elevate.
In che modo la memoria flash NAND memorizza i dati
Lo storage su qualsiasi dispositivo è una serie di zeri. L'unità di storage di base nella tecnologia della memoria flash è chiamata gate. Quando nella porta sono presenti elettroni, il valore è 0. Quando non sono presenti elettroni, il valore è 1. Livelli di tensione diversi rappresentano schemi di bit diversi: quando i dati vengono scritti, in ogni cella vengono iniettate quantità precise di carica elettrica. Durante le operazioni di lettura, il controller di storage misura il livello di tensione e lo traduce in bit. Il numero di livelli di tensione dipende dal tipo di cella: SLC (due livelli), MLC (quattro livelli), TLC (otto livelli) o QLC (16 livelli).
I gate in NAND 2D sono allineati orizzontalmente. La tecnologia NAND 2D non è così diffusa in questo momento, poiché NAND 3D dispone di una tecnologia a transistor migliore per arrestare la scarica degli elettroni, che essenzialmente causa la perdita di dati. La tecnologia a trappola di carica della tecnologia NAND 3D è preferibile per le performance e l'integrità dei dati.
Comprendere l'architettura SSD
Un'unità SSD combina la memoria flash NAND con un controller e un'interfaccia che consentono all'unità di funzionare come sostituzione drop-in delle unità disco rigido tradizionali. Le unità SSD includono un flash translation layer (FTL), ovvero un firmware interno progettato per gestire il Wear Leveling, la correzione degli errori e la gestione dei blocchi danneggiati, mentre si effettuano le traduzioni tra indirizzi logici e fisici.
Un dispositivo di storage flash NAND 3D fornisce inoltre uno storage notevolmente più elevato a un prezzo inferiore rispetto ai dispositivi NAND 2D. La moderna tecnologia NAND 3D riduce il consumo energetico fino al 50% e aumenta la velocità con cui il dispositivo può scrivere dati nelle celle da tre a quattro volte rispetto alla NAND 2D legacy.
Vantaggi tecnici della NAND 3D moderna
Densità e capacità
- NAND 2D: Limitato a circa 128Gb (16 GB) per matrice
- NAND 3D moderno: Fino a 2Tb (256 GB) per matrice, con 4Tb di matrice in fase di sviluppo
- Moduli Pure Storage® DirectFlash®: Sfrutta la NAND 3D per fornire fino a 150TB in un unico modulo (300 TB a breve)
Metriche delle performance
- Velocità di lettura sequenziale: Fino a 7GB/s con interfaccia NVMe
- Velocità di scrittura sequenziale: Fino a 5GB/s
- IOPS casuali: Oltre 1 milione di IOPS per letture casuali in 4K
- Latenza: Sub-100 microsecondi per NAND TLC 3D enterprise
Resistenza e affidabilità
- NAND TLC 3D: 3.000-5.000 cicli P/E
- QLC NAND 3D: 500-1.000 cicli P/E
- Miglioramento della correzione degli errori con codici di controllo della parità a bassa densità (LDPC)
- Migliore conservazione dei dati grazie a un migliore isolamento delle celle
Vantaggi di NAND 3D rispetto a NAND 2D
Poiché un dispositivo flash NAND 3D contiene diverse celle di storage in più rispetto a un dispositivo NAND 2D, gli utenti ottengono una maggiore capacità di storage con la tecnologia più recente. Le unità SSD hanno una durata limitata, specialmente quando vengono utilizzate in dispositivi in cui vengono eseguite diverse scritture. Per ogni scrittura, un'unità SSD perde un po' della sua durata. Tutte le unità SSD hanno una durata limitata, ma le celle aggiuntive forniscono più cicli di scrittura con un dispositivo NAND 3D rispetto a un dispositivo NAND 2D.
Grazie alla migliore tecnologia dei transistor e allo stacking delle celle di memoria, la NAND 3D è la tecnologia preferita dalla maggior parte dei data center e delle organizzazioni. NAND 3D offre velocità più elevate e capacità di storage aggiuntiva. Il lato negativo è che la tecnologia NAND 3D è più costosa da produrre, il che la rende più costosa per le organizzazioni.
Per i server con chassis più piccoli, i dispositivi NAND 3D sono preferibili perché sono più piccoli. I produttori di server hanno uno spazio limitato per l'installazione dell'hardware e NAND 3D consente di fornire più storage ai propri utenti a un costo inferiore e senza i requisiti di spazio NAND 2D. La NAND 3D consuma anche meno energia, quindi causa meno scarichi su una batteria di alimentazione ininterrotta (UPS).
Quando utilizzare NAND 3D
L'utilizzo di NAND 3D riduce i costi e il consumo energetico. Ha anche una durata più lunga e offre velocità più elevate. Per la maggior parte delle applicazioni, NAND 3D è la soluzione vincente. I server più recenti possono essere dotati di un dispositivo di storage NAND 3D, ma è anche possibile acquistarli per installare ulteriore capacità di storage in un server esistente. Se stai cercando una nuova SSD, un dispositivo NAND 3D sarà più economico per gigabyte di storage e ti fornirà terabyte di capacità di storage.
NAND 3D offre una capacità di storage molto maggiore rispetto a NAND 2D. I blocchi di memoria NAND 2D memorizzano fino a 1,6 TB, ma i wafer di memoria NAND 3D offrono fino a 128TB. Anche con la differenza di costo, la NAND 3D è più vantaggiosa per le organizzazioni che hanno grandi requisiti di data storage. I data center e le organizzazioni aziendali preferiscono NAND 3D per la capacità di storage e l'integrità dei dati superiori.
Casi d'uso aziendali per la NAND 3D moderna
Calcolo a performance elevate
- Dataset di training AI/ML che richiedono capacità e velocità di trasmissione elevate
- Analytics in tempo reale che elaborano petabyte di dati
- Sistemi di trading ad alta frequenza che richiedono una bassa latenza costante
Virtualizzazione e cloud
- Virtual Desktop Infrastructure (VDI) che supporta migliaia di utenti
- Piattaforme di orchestrazione dei containers con esigenze di storage persistenti
- Ambienti cloud multi-tenant che richiedono performance prevedibili
Applicazioni mission-critical
- Database aziendali (Oracle, SQL Server, SAP HANA)
- Cartelle cliniche elettroniche e imaging medico
- Sistemi di elaborazione delle transazioni finanziarie
Quando utilizzare NAND 2D su NAND 3D
I dispositivi più vecchi dotati di tecnologia NAND 2D possono essere aggiornati alla tecnologia NAND 3D più recente. Un buon modo per riciclare la vecchia tecnologia NAND 2D è spostare il dispositivo NAND 2D per archiviare lo storage non critico. Lo storage di archiviazione avrebbe comunque una durata limitata e avrebbe bisogno di un'eventuale sostituzione, ma l'utilizzo per archivi semplici ridurrebbe le scritture al numero di volte in cui i file vengono archiviati in modo permanente fino a quando non sono necessari per il recupero.
Conclusione
Quando cerchi più spazio di storage, puoi scegliere tra la tecnologia NAND 2D e 3D. Nella maggior parte dei casi, la NAND 3D è l'opzione migliore per le applicazioni, anche se si installa lo storage per uso personale. Potresti anche voler sostituire la vecchia tecnologia NAND 2D con una NAND 3D più recente, in modo da poter sfruttare il suo minor consumo energetico e velocità più elevate.
