За последние годы стоимость хранения данных на твердотельных накопителях снизилась до терпимого уровня, что позволяет смело покупать SSD для замены жёстких дисков начальной ёмкости. Пока это относится к SSD ёмкостью до 256 Гбайт. Накопители объёмом свыше 512 Гбайт перестанут бить по карману большинству пользователей в ближайшую пару лет. Немаловажную роль в этом обещает сыграть многослойная память с записью нескольких бит в каждую ячейку. Пока память 3D NAND производится с записью двух (MLC) и трёх (TLC) бит в ячейку. На очереди ячейка с четырьмя битами — QLC. В период планарной памяти NAND память с QLC-ячейкой выпускалась в ограниченных количествах для карт памяти и USB-накопителей. С началом эпохи 3D NAND четырёхбитовая ячейка обещает проникнуть во все сферы жизни твердотельных накопителей.

Сразу скажем, что не стоит пугаться быстрому износу памяти с многоуровневой записью. Да, для записи четырёх бит в одну ячейку контроллер памяти должен различать 16 градаций уровня сигнала (заряда) в каждой ячейке. Очевидно, что нагрузка на контроллер возрастёт. Также увеличится нагрузка на ECC-блок, восстанавливающий данные. Всё это увеличит задержки при обращении к памяти типа QLC. Что касается износа, то здесь не всё так однозначно. Планарная память в своём развитии дошла до техпроцесса 15 нм и остановилась, поскольку ячейка стала настолько мала, что количество электронов в ней уже не могло быть достаточным для записи 16-уровневого сигнала. Многослойная память стартовала с техпроцессов 40-30 нм. В каждой ячейке 3D NAND места для хранения заряда в шесть раз больше, чем в самой совершенной ячейке памяти 2D NAND. Запись 16-уровневого сигнала QLC будет надёжной и с гарантией выдержать намного больше циклов стирания, чем в случае планарной памяти. Можно сказать, нас ждёт расцвет QLC памяти и дальнейшее снижение стоимости хранения данных на SSD.

Когда это произойдёт? Заявку на выпуск 3D NAND QLC месяц назад сделала компания Toshiba. В конце июня производитель сообщил, что готовы образцы 64-слойной 3D NAND BiCS3 QLC ёмкостью 768 Гбит (96 Гбайт). Если 16 таких кристаллов упаковать в один корпус — выпустить однокорпусной SSD, что производители делают не одну пятилетку, то получится 1,5-Тбайт накопитель размером с маленькую почтовую марку. Это определённо впечатляет. Массовый выпуск такой памяти начнётся, скорее всего, только в следующем году. Разработчик не уточняет сроков, но тянуть с этим вряд ли будет.

На днях о разработке технологии производства памяти 3D NAND с 4-битовой ячейкой сообщила компания Western Digital. Как нам хорошо известно, Western Digital работает над памятью 3D NAND QLC вместе с компанией Toshiba. Фактически компания показала всё то же, что и Toshiba месяц назад, только заменила надпись на корпусе микросхемы. Условное название разработки — 3D NAND BiCS3 X4.

Следует отметить, что часть надписи в обозначении разработки намекает на корни, уходящие в историю компании SanDisk. Пионером в разработке технологии записи трёх и четырёх бит в одну ячейку считается израильская компания M-Systems. В своё время она представила соответствующие технологии X3 и X4. В 2006 году SanDisk купила M-Systems и все патенты, которые ей принадлежали. Похоже, что кое-что из этих разработок всплыло в технологии производства 3D NAND BiCS3 X4. Во всяком случае, Toshiba не может считаться эксклюзивным разработчиком памяти 3D NAND BiCS3 X4.