2D NAND y 3D NAND son tecnologías que se utilizan en el almacenamiento móvil y de escritorio. La memoria flash NAND se utiliza para la tecnología de unidades de estado sólido (SSD) para ofrecer un almacenamiento más confiable y rápido en computadoras de escritorio y dispositivos móviles. Dependiendo de sus objetivos, puede elegir entre las dos tecnologías para crear servidores y dispositivos de copia de seguridad.
Si bien 2D NAND ahora es esencialmente obsoleto en el almacenamiento empresarial moderno, comprender la evolución de 2D a 3D NAND ayuda a ilustrar por qué la tecnología 3D NAND actual se ha convertido en la base de todas las soluciones modernas de almacenamiento flash.
NAND 3D frente a NAND 2D
3D NAND ahora es la tecnología NAND estándar, ya que reemplazó por completo a 2D NAND en prácticamente todos los productos de almacenamiento nuevos. La tecnología de almacenamiento flash NAND utiliza celdas apiladas dentro de un chasis pequeño para ofrecer a los usuarios un componente de almacenamiento más pequeño con mejor rendimiento. Los dispositivos 2D NAND colocan las celdas de almacenamiento una al lado de la otra. 3D NAND agrega otra capa y apila celdas verticalmente. La evolución actual de la tecnología 3D NAND contiene cientos de capas de celdas de memoria. Al tener más celdas de memoria dentro del chasis de la unidad, 3D NAND proporciona más almacenamiento a velocidades más rápidas.
Cómo la memoria flash NAND almacena datos
El almacenamiento en cualquier dispositivo es una serie de unidades y ceros. La unidad de almacenamiento básica en la tecnología de memoria flash se denomina puerta. Cuando hay electrones presentes en la puerta, el valor es 0. Cuando no hay electrones presentes, el valor es 1. Los diferentes niveles de voltaje representan diferentes patrones de bits: cuando se escriben datos, se inyectan cantidades precisas de carga eléctrica en cada celda. Durante las operaciones de lectura, el controlador de almacenamiento mide el nivel de voltaje y lo traduce nuevamente a bits. La cantidad de niveles de voltaje depende del tipo de celda: SLC (dos niveles), MLC (cuatro niveles), TLC (ocho niveles) o QLC (16 niveles).
Las puertas en 2D NAND están alineadas horizontalmente. La tecnología 2D NAND no es tan popular ahora, ya que 3D NAND tiene una mejor tecnología de transistores para detener la descarga de electrones, lo que básicamente causa la pérdida de datos. Se prefiere la tecnología de trampa de carga en la tecnología 3D NAND por su rendimiento e integridad de datos.
Comprensión de la arquitectura SSD
Una SSD combina la memoria flash NAND con un controlador e interfaz que permite que la unidad funcione como reemplazo directo de las unidades de disco duro tradicionales. Las SSD incluyen una capa de traducción flash (FTL), que es un firmware interno diseñado para administrar la nivelación de desgaste, la corrección de errores y la administración de bloques defectuosos, mientras se traduce entre direcciones lógicas y físicas.
Un dispositivo de almacenamiento flash 3D NAND también proporciona mucho más almacenamiento a un precio más bajo que los dispositivos 2D NAND. La moderna tecnología 3D NAND reduce el consumo de energía hasta en un 50 % y aumenta la velocidad a la que el dispositivo puede escribir datos en las celdas de tres a cuatro veces en comparación con la NAND 2D heredada.
Ventajas técnicas de la tecnología 3D NAND moderna
Densidad y capacidad
- NAND 2D: Limitado a aproximadamente 128Gb (16 GB) por troquel
- Moderna NAND 3D: Hasta 2Tb (256 GB) por troquel, con troqueles de 4Tb en desarrollo
- Módulos Pure Storage® DirectFlash®: Aproveche 3D NAND para ofrecer hasta 150TB en un solo módulo (300 TB próximamente)
Métricas de rendimiento
- Velocidades de lectura secuenciales: Hasta 7GB/s con interfaz NVMe
- Velocidades de escritura secuenciales: Hasta 5GB/s
- IOPS aleatorias: Más de 1 millón de IOPS para lecturas aleatorias en 4K
- Latencia: Sub-100 microsegundos para NAND de TLC 3D empresarial
Resistencia y confiabilidad
- 3D TLC NAND: 3000 a 5000 ciclos de P/E
- 3D QLC NAND: 500-1000 ciclos de P/E
- Corrección de errores mejorada con códigos de comprobación de paridad de baja densidad (LDPC)
- Mejor retención de datos a través de un mejor aislamiento celular
Beneficios de 3D NAND frente a 2D NAND
Debido a que un dispositivo flash 3D NAND contiene varias celdas de almacenamiento más que un dispositivo 2D NAND, los usuarios obtienen más capacidad de almacenamiento con la tecnología más reciente. Las SSD tienen una vida útil limitada, especialmente cuando se utilizan en dispositivos en los que se realizan varias escrituras. Por cada escritura, un SSD pierde un poco de su vida útil. Todas las SSD tienen una vida útil limitada, pero las celdas adicionales proporcionan más ciclos de escritura con un dispositivo 3D NAND en comparación con un dispositivo 2D NAND.
Debido a la mejor tecnología de transistores y al apilamiento de celdas de memoria, 3D NAND es la tecnología preferida para la mayoría de los centros de datos y organizaciones. 3D NAND ofrece velocidades más rápidas y capacidad de almacenamiento adicional. La desventaja es que la tecnología 3D NAND es más costosa de producir, lo que la hace más costosa para las organizaciones.
Para los servidores con chasis más pequeño, se prefieren los dispositivos 3D NAND porque son más pequeños. Los fabricantes de servidores tienen espacio limitado para instalar hardware, y 3D NAND les permite proporcionar más almacenamiento para sus usuarios a un costo más bajo y sin los requisitos de espacio de 2D NAND. 3D NAND también usa menos energía, por lo que genera menos consumo en una batería de fuente de alimentación ininterrumpida (UPS).
Cuándo usar 3D NAND
El uso de 3D NAND reducirá los costos y el consumo de energía. También tiene una vida útil más larga y ofrece velocidades más rápidas. Para la mayoría de las aplicaciones, 3D NAND es el claro ganador. Los servidores más nuevos pueden venir con un dispositivo de almacenamiento 3D NAND, pero también puede comprarlos para instalar capacidad de almacenamiento adicional en un servidor existente. Si está buscando una SSD nueva, un dispositivo 3D NAND será más económico por gigabyte de almacenamiento y le proporcionará terabytes de capacidad de almacenamiento.
3D NAND ofrece mucha más capacidad de almacenamiento que 2D NAND. Los bloques de memoria 2D NAND almacenan hasta 1,6 TB, pero las obleas de memoria 3D NAND ofrecen hasta 128TB. Incluso con la diferencia de costos, 3D NAND es más beneficioso para las organizaciones con grandes requisitos de almacenamiento de datos. Los centros de datos y las organizaciones empresariales prefieren 3D NAND por su mayor capacidad de almacenamiento e integridad de datos.
Casos de uso empresarial para 3D NAND moderno
Computación de alto rendimiento
- Conjuntos de datos de entrenamiento de AI/ML que requieren capacidad masiva y alta tasa de transferencia
- Análisis en tiempo real que procesa petabytes de datos
- Sistemas de negociación de alta frecuencia que necesitan latencia baja consistente
Virtualización y nube
- Infraestructura de escritorio virtual (VDI) que admite miles de usuarios
- Plataformas de organización de contenedores con necesidades de almacenamiento persistentes
- Entornos de nube multicliente que requieren un rendimiento predecible
Aplicaciones de misión crítica
- Bases de datos empresariales (Oracle, SQL Server, SAP HANA)
- Registros médicos electrónicos e imágenes médicas
- Sistemas de procesamiento de transacciones financieras
Cuándo usar 2D NAND sobre 3D NAND
Los dispositivos más antiguos que tienen tecnología 2D NAND pueden actualizarse a la última tecnología 3D NAND. Una buena manera de reciclar la tecnología 2D NAND más antigua es mover el dispositivo 2D NAND para archivar el almacenamiento no crítico. El almacenamiento de archivos aún tendría una vida útil limitada y necesitaría un eventual reemplazo, pero su uso para archivos simples reduciría las escrituras a la cantidad de veces que los archivos se almacenan de forma permanente hasta que sean necesarios para su recuperación.
Conclusiones
Al buscar más espacio de almacenamiento, puede elegir entre la tecnología 2D y 3D NAND. En la mayoría de los casos, 3D NAND es la mejor opción para sus aplicaciones, incluso si está instalando almacenamiento para uso personal. Es posible que incluso desee reemplazar la tecnología 2D NAND más antigua por la NAND 3D más reciente para que pueda aprovechar su menor consumo de energía y velocidades más rápidas.
