Go to Top

Einde in zicht voor NAND-flash met nieuwe technieken als PCRAM?

PCRAM, flashgeheugen

Het lijkt erop dat fabrikanten van hardware en geheugendragers de NAND-flashtechnologie al verruild hebben voor nieuwere en geavanceerdere technieken. Dit is niet officieel bevestigd, maar de flashgeheugens die nu op de markt komen zijn in feite drie jaar geleden al ontwikkeld, en inmiddels lijkt men zich dus toegelegd te hebben op andere technieken.

Flash versus PCRAM

De nieuwe trend is Phase-change random-access memory (PCRAM), ook kortweg phase-change memory, een techniek die we in bijna alle nieuwe smartphones terug kunnen vinden. PCRAM-chips hebben twee voordelen: data worden compacter opgeslagen en kunnen sneller aangesproken worden, daarnaast kunnen de chips dankzij het design veel kleiner blijven. Het laatste flash-ontwerp meet gemiddeld 19 nanometer, de geavanceerdere Samsung 3D NAND-flashchips 10-12 nanometer terwijl een PCRAM-chip maar 4 nanometer groot hoeft te zijn.

NAND-flash kan niet zonder een bepaald aantal printplaatjes om de energie die nodig is voor de dataopslag te beheren en te verspreiden, waarbij elektronen naar de floating gate stromen voor dataopslag. Hierdoor kan de grootte van de chip niet eindeloos worden ingeperkt. Lees hier meer over hoe flashgeheugen werkt: http://www.explainthatstuff.com/flashmemory.html of https://www.nemokennislink.nl/publicaties/flashgeheugen-kan-toch-nog-sneller/.

Hetzelfde geldt voor hoelang het duurt eer je toegang krijgt tot de opgeslagen gegevens. Bij NAND-flash is dat minimaal tussen 1 milliseconde en 1 microseconde, terwijl de langzamere PCRAM-chips rond de 900 nanoseconden liggen en de snelste maximaal 500 nanoseconden nodig hebben.

Nieuwe flashchips op de markt

Sommige fabrikanten kondigen toch aan dat ze nieuwe flashchips op de markt zullen gaan brengen. Samsung is gestart met de grootschalige productie van zijn 64-laags V-NAND-flash, ontwikkeld voor mobiele apparatuur en de consumentenmarkt. De gegevensoverdrachtssnelheid van hun 3-bits, 265 GB V-NAND is 1 Gbps met een toegangstijd van 500 microseconden.

Western Digital heeft de eerste 96-laags 3D-NAND-flashchip voor begin volgend jaar aangekondigd. De eerste zullen 256 GB kunnen opslaan, maar naar verwachting zal dit worden uitgebreid naar 1 TB. Deze technologie is het resultaat van een langere samenwerking met Toshiba, maar vooralsnog is er nog niet één BiCS(Bit Cost Scaling)-NAND-flashchip op de markt verschenen. Er is blijkbaar nog veel meer werk nodig om deze geavanceerde flashtechnologieën op de markt te brengen, als zelfstandig product dan wel ingebouwd in een apparaat. Dit is de reden achter het feit dat momenteel andere technieken dan flash het gat dichten tussen een snelle RAM-chip (die geen data kan opslaan) en een traditionele harde schijf.

Nieuwe technieken Optane, NVDIMM en ReRAM

De PCRAM-techniek is niet uitsluitend voor smartphones. Producenten werken ook aan het integreren van deze techniek in SSD. Intel noemt die nieuwe technologie Optane en IBM is het eerste bedrijf dat begonnen is met het gebruik ervan.

Maar niet alleen PCRAM zal straks het stokje van NAND-flash overnemen. ReRAM, FRAM en NVDIMM, al sinds 2014 verkrijgbaar, proberen de snelheid en toegangstijd van een vluchtige (D)RAM-chip te combineren met de mogelijkheid data op te slaan zonder stroomvoorziening. Eén van de NVDIMM-modellen is NVDIMM-F, waarbij DRAM alle gegevensverwerking op zich neemt terwijl het flashgedeelte data opslaat als de stroom uitvalt.

NVDIMM-P gebruikt helemaal geen NAND-flash meer maar zal als back-up voor dataopslag ReRAM-technologie gebruiken samen met DRAM. NVDIMM-P-chips kunnen zo de levensduur en de betrouwbaarheid van een SSD verbeteren, en nog veel interessanter, data kunnen op deze manier rechtstreeks in het hoofdgeheugen van de computer worden opgeslagen.

Wat zijn de gevolgen van al deze vernieuwingen voor data recovery?

Ongeacht welke technologieën worden ontwikkeld zullen fouten bij opslagmedia verholpen moeten worden voor het terughalen van data, dus op de data recovery zelf hebben de nieuwe technieken niet zoveel invloed. Het belangrijkste gevolg van nieuwe technologieën is de noodzaak van nieuwe methodes, technieken en software voor het maken van een 1:1-image van alle opgeslagen gegevens op een schijf, op flashgeheugen of op een ander niet-vluchtig medium. Ons ontwikkelingsteam houdt bij welke dataopslagtechnieken op de markt zijn en welke eraan komen zodat wij de benodigde methodes en tools kunnen ontwikkelen voor het snel terughalen van verloren data.

Picture copyright: pixabay.com/ CC0 License