В октябре прошлого года компания Samsung официально сообщила о начале массового производства "вертикальной" флэш-памяти 3D V-NAND второго поколения. Строго говоря, производство памяти 3D V-NAND второго поколения стартовало в конце весны того же года, после ввода в строй новой китайской фабрики Samsung. Второе поколение памяти 3D V-NAND принесло два важных новшества. Во-первых, число слоёв выросло с 24 до 32. Во-вторых, компания перешла с использования двухбитовой ячейки MLC на трёхбитовую TLC. В совокупности оба улучшения позволили уменьшить площадь 128-Гбит микросхемы NAND-флэш в исполнении Samsung в два раза без перехода на техпроцесс с меньшей топологией.

Всё это и некоторые другие детали о памяти 3D V-NAND второго поколения компания рассказала на недавней конференции ISSCC 2015. Сравните сами: площадь 128-Гбит 24-слойной 3D V-NAND MLC равнялась 133 кв. мм., тогда как площадь 128-Гбит 32-слойной 3D V-NAND TLC составила 68,9 кв. мм. На каждом квадратном мм 3D V-NAND V1 можно было записать 0,93 Гбит данных. Каждый кв. мм 3D V-NAND V2 удерживает уже 1,86 Гбит информации. Уточним, речь не о плоскости, а о кубике, хотя компания не приводит толщину слоя, удерживающего такой объём данных, но этим действительно можно пренебречь. Слои расположены настолько плотно, что с точки зрения стороннего наблюдателя — это монолит.

Память 3D V-NAND V2 нашла применение в накопителях Samsung SSD серии 850 EVO. К серии 840 EVO у пользователей есть претензии, поскольку сравнительно часто проявляется деградация по скорости чтения. Отметим, SSD 840 EVO опирались на планарную флэш-память NAND TLC, а серия 850 EVO использует вертикальную 3D V-NAND TLC. Сравнивая оба типа памяти (и образно — обе серии), Samsung говорит о 40% снижении потребления и о двукратном росте скорости перепрограммирования ячеек памяти, что увеличивает также скорости чтения и записи. Похоже, что серия 850 EVO не повторит ошибок своей предшественницы.

Добиться ускорения перезаписи в случае 3D V-NAND TLC удалось за счёт того, что число шагов на этом этапе сократилось с трёх до одного. Планарное расположение ячеек из-за своей тесноты требовало зональной трёхходовой операции — это позволяло избежать паразитных наводок на расположенные рядом ячейки. Три операции — это время. Вертикальная память свободна от этой проблемы и операция перепрограммирования проходит в один шаг.

Также компания сделала ряд других модификаций в составе цепей и контроллера, которые помогли улучшить характеристики вертикальной флэш-памяти. Например, изменён встроенный регулятор напряжения и введён контроль над сопротивлением сигнальных линий. Поскольку дистанции между конечными ячейками на одной линии огромны, мониторинг сопротивления линий позволяет в реальном времени выставить то значение напряжения, которое позволит удержать стабилизацию сигнала в заданных рамках и даже снизить величину отклонения от заданной фазы. Регулировка на лету рабочих параметров памяти также ведёт к снижению потребления. Всё это даже на бумаге выглядит внушительно, а ведь Samsung смогла воплотить разработку в серийном кремнии. И ведь в ближайший год никто не сможет такое повторить!