... HDD, SSD ...

на страницах сайта

www.electrosad.ru

Твердотельный накопитель (англ. SSD, Solid State Drive, другое - Solid State Disk) — энергонезависимое, перезаписываемое запоминающее устройство без движущихся механических частей. Следует различать твердотельный накопители основанные на использовании энергозависимой (RAM SSD) и энергонезависимой (NAND или Flash SSD) памяти. Многие аналитики считают, что уже в ближайшие годы NAND твердотельные накопители займут достаточно большую долю рынка накопителей, отвоевав её у накопителей на жёстких магнитных дисках.
Здесь и далее под SSD понимается Flash-SSD, везде где нет конкретных указаний.

Википедия

 
 

Как только появились дискретные вычислительные устройства возникла необходимость сохранить результаты их работы в памяти. Сначала таким устройством памяти были ламповые триггера, подобные тем на которых выполнялись вычисления. Потом появились устройства памяти на ферритовых сердечниках, устройства для хранения и накопления информации на магнитных барабанах, дисках и магнитной ленте. Память на ферритовых сердечниках сначала стала работать в качестве оперативной памяти, а потом и вышла из употребления.

- В 1978 компания StorageTek разработала первый твердотельный накопитель современного типа (основанный на RAM-памяти).

- В 1995 компания M-Systems представила первый твердотельный накопитель на flash-памяти.

- В 2008 Южнокорейской компании Mitron Storage Technology удалось создать SSD накопитель со скоростью записи 240 МБ/с и скоростью чтения 260 МБ/с, который она продемонстрировала на выставке в Сеуле. Объём данного накопителя — 128 ГБ. По заявлению компании выпуск таких устройств начнётся уже в 2009 году.

Наиболее заметными компаниями, которые интенсивно развивают SSD-направление в своей деятельности, можно назвать Samsung Electronics, SanDisk, Intel, Toshiba.

Твердотельные накопители используются в основном в специализированных вычислительных системах и в некоторых моделях ноутбуков (например, ASUS Eee PC, Acer Aspire One, ноутбуки фирмы Apple, lenovo).

Появились, явно рекламные, публикации о скорейшей полной замене HDD на SSD накопители, причем для характеристик последних используются исключительно превосходные степени.

Есть и другие публикации которые показывают, что пока SSD накопители не дотягивают до современных HDD.

Но!

Самое главное, их цена пока превышает аналогичные модели HDD, часто в десятки раз. Складывается впечатление, что сейчас главная задача производителей ПК срочно перевести их на использование SSD. При этом производители SSD стараются не грузить рядовых пользователей проблемами и обходят их недостатки.

Конечно с расширением их производства цена снизится, может снизится и потребляемая мощность, но вызывает сомнение что они заменят 1 или 2Тб HDD. Особенно это касается цены.

Есть и другие НО, о которых я расскажу дальше.

 

Принцип работы ячейки SSD

Тем более что часто применяют просто некорректные сравнения с HDD форм фактора 3,5" для десктопов, которые просто не могут конкурировать с SSD форм фактора 1,8", предназначенные для работы в ноутбуках.

Чтобы можно было понять достоинства и недостатки SSD, рассмотрим как работает элементарная SLC ячейки. Не вдаваясь в различия между ячейками SLC или MLC, тем более у последней тот же принцип работы, при более сложной структуре.

Но для понимания разницы сравним их с RAM ячейками.

Одноуровневая ячейка SLC - Single Level Cell Flash-SSD Ячейка DRAM (Dynamic Random Access Memory)
   

У SSD ячейки элементом памяти является плавающий затвор, заряд на емкости которого меняет состояние КМОП транзистора - Открыт/Закрыт. Зарядка емкости плавающего затвора происходит за счет туннельного перехода электронов из истока на плавающий затвор с помощью подачи потенциала на управляющий электрод. Потребляемая мощность зависит от объема запоминающего устройства и частоты циклов чтения/записи. У ячейки RAM элементом памяти является запоминающий конденсатор С. Поддержание исходного потенциала которого требует затрат времени и энергии.
Потребляемая мощность зависит от частоты обращения к памяти и объема памяти в модуле.
 Ячейка SSD имеет емкость плавающего затвора много меньше чем запоминающая емкость DRAM, это требует много меньших энергетических затрат для изменения ее состояния (0 или1). Заряд на ячейке SSD может храниться достаточно долго без его восстановления за счет практически отсутствующего саморазряда.
DRAM
требует постоянной процедуры восстановления заряда (регенерации) на запоминающем конденсаторе из-за больших утечек. Информация теряется сразу после выключения питания.

Много уровневая ячейка MLC -  Multi Level Cell (NAND) имеет более сложную структуру, но выполнена на таких же как ячейка SLC, МОП транзисторах с плавающим затвором, но отличается более сложной структурой.

 

И плавающий затвор в SSD и запоминающая емкость в DRAM работают по одному принципу.

Зарядив их емкость C до напряжения E этот конденсатор заряжается до заряда Q. Чем больше этот заряд тем дольше напряжения на запоминающем конденсаторе будет превышать некоторую критическую величину Eмин до которой ячейка будет находиться в состоянии "1". Время разряда (в e раз) определяется сопротивлением утечки конденсатора (τ=RутC) - плавающего затвора и воздействием внешних факторов.

Согласно известной формуле:

Q=C*U

Заряд на конденсаторе тем выше чем больше емкость запоминающего конденсатора и напряжение на нем. В то же время емкость должна иметь минимальную величину, чтобы затраты энергии на ее заряд было минимальным. Для этого же снижают и рабочее напряжение. Желательно иметь минимальную емкость запоминающего конденсатора и для того чтобы ускорить его зарядку.

Снизу величина емкости запоминающего конденсатора, а значит и его размеры и применяемый техпроцесс ограничены его саморазрядом или разрядом под воздействием ионизирующего излучения. Поскольку время хранения гарантированное производителем SSD сейчас превышает 10 лет это говорит о малых утечках. Но при малых емкостях увеличивается вероятность потери заряда при воздействии ионизирующего излучения.

Ионизи́рующее излуче́ние — в самом общем смысле — различные виды микрочастиц и физических полей, способные ионизировать вещество. Наиболее значимы следующие типы ионизирующего излучения: коротковолновое электромагнитное излучение (рентгеновское и гамма-излучения), потоки заряжённых частиц: бета-частиц (электронов и позитронов), альфа-частиц (ядер атома гелия-4), протонов, а также нейтронов. (Википедия)

Попробуем разобраться в энергопотреблении

Часто в статьях применяют просто некорректные сравнения с HDD форм фактора 3,5" для десктопов, с которыми просто не могут конкурировать SSD форм фактора 1,8", предназначенные для работы в ноутбуках.

Посмотрим и сравним потребление HDD и SSD приведенные в таблице 1.

 

N
п/п
Модель Тип Емкость GB Pпотр
Вт
Pпотр на Max пропускной способности,
Вт
Pпотр при просмотре DVD видео,
Вт
Скорость
Мб/с
Примечание
ожидание чтение/запись Чтения Записи
1 Hama Flash SSD 1.8” SLC 32 0,03 0,8 0,7     30  
2 OCZ SATAII 2.5” SSD SLC 64 0,3 0,8 0,8 0,3 90 90 >$1000
3 OCZ Vertex SATA II 2,5" OCZSSD2-1VTX120G MLC 120     2   200 160 $469
4

Samsung SSD 3Gbps 2.5”

SLC 64 0,3 0,8 0,9 0,4 90 90  
5

Samsung SSD 2.5”

MLC 256   1,1     220 200  
6 SanDisk SSD 5000 2.5”   32 0,3 0,8 0,9 0,5      
7 Silicon Power SSD 2.5” SLC 128 0,9 1,7     57 30  
8 Hama Highspeed Flash SSD 2.5” SLC 32 0,84 1,8 1,6 0,8 100 83  
9 Hama Highspeed Flash SSD 3.5” SLC 64 0,8 1,9 1,8 0,8 86 76  
10 MemoRight MR25.2-064S   64 1 2     116 121  
11 SuperTalent Master Drive MX 2.2” MLC 60 1,2 2,2 2 1,1 110 30  
12 MemoRight MR25.2-032S   32 0,8 2,3          
13 MtronFlash 2.5”   32     2,9 2,2      
14 Mtron Pro7500 3.5”   32 1,6 2,4 2 1,5 116 117 $1300
15 Hama Flash SSD 2.5” MLC 32 1,9 2,7 2,6   62 29  
16 Crucial SSD 2.5” MLC 32 1,6 2,9 2,7 2,1 125 60  
17 Vertex Series 30 2.5” MLC 30     2   200 160 $120
18 SSD Toshiba THNS512GG8B 2.5” MLC 512         240 200 69,9x9,5x100, 66г.
19 SSD Toshiba THNS256GG8BA 1.8” MLC 256         240 200 54x5x78,5, 44г.
20 Seagate Barracuda 7200.11 3.5” HDD 1000 8   12
произв. выборка 
  105 105 $120
21 Seagate Momentus 5400.2 2,5" HDD 120 0,8 1,8/1,8 5
при раскрутке
  100 100  
22 Hitachi Travelstar 7K200 2,5"(7200 об/мин) HDD 160 0,9-1   3,2
произв.
выборка
0,8 >200 >200  

Таблица 1.

В таблице сведены данные нескольких источников (в том числе и [Л.3]). Для сравнения в последних 3х строках приведены характеристики потребления HDD. Seagate Barracuda 7200.11 3.5” из статьи [Л.3] который в принципе не может быть взят для сравнения из-за своего типоразмера 3,5'' и два 2,5'' HDD предназначенные для применения в ноутбуках и которые можно достаточно корректно рассматривать при сравнении характеристик.

Причем хотелось бы сравнить HDD и SSD по параметрам связанным с потребляемой мощностью. Поскольку в одной из публикаций показано что самые экономичные SSD накопители разряжают батареи ноутбуков ничуть не меньше HDD, а иногда и сильнее.

Рассматривая таблицу 1, мы видим, что существуют экономичные модели SSD, (№ п/п 1,2,4,6), но их главный недостаток малая скорость чтения/записи (менее 100 Мб/сек). Это модели с использованием в качестве элемента памяти SLC ячейки.

Обращаю Ваше внимание на еще одну особенность - их емкость менее 64Мб.

Все скоростные модели (№ п/п 3,5,17 - емкостью 120,256,30 Гб соответственно) построены с использованием ячеек MLC, и имеют скорость чтения/записи более 200/160 Мб/сек. Но при этом потребляют от источника питания более 1,5-2Вт.

Высокое потребление это плата за скорость.

Вы наверное обратили внимание я не рассматриваю остальные модели SSD я просто не рассматриваю, это не лучшие решения с точки зрения соотношения потребляемой мощности / скорости.

Сравнивая SSD с HDD по рассматриваемым характеристикам, видим что экономичные SSD (отставая в емкости) имеют потребление чуть ниже чем лучшие 2,5'' HDD, как и скорость чтения/записи. Можно предположить, что при равной емкости и потребление их сблизится.

А вот SSD с высоким быстродействием имеют потребление более высокое чем лучшие HDD, при примерно равной скорости чтения/записи. Стоит обратить внимание что раскрутка дисков HDD требует кратковременного потребления до 5 Вт.

 

Туз в рукаве

Но наряду с технологией SSD и HDD существуют и другие технологии, часто даже лучшие по своим характеристикам. Эти технологии улучшаются разрабатываются новые. Это происходит без привлечения излишнего внимания. Иногда даже делаются публичные заявления об отказе от их разработке в пользу SSD.

Почему?

 Потому что затраченные на разработку технологии SSD деньги надо вернуть, а лучше - заработать на них.

 

Перспективные технологии производства памяти

Существуют две принципиально разные технологии, позволяющие уже сегодня получать универсальную память с качествами идеальной памяти (энергонезависимость, произвольный доступ, высокая скорость работы). Это ферроэлектрическая (FRAM), магниторезистивная (MRAM), C-RAM технологии и Магнитный вентиль. Стоит сказать несколько слов о них.

 

Основа FRAM — конденсатор, представляющий собой две пластины с тонким слоем сегнетоэлектрика между ними. (Сегнетоэлектрики — группа соединений, обладающих способностью при приложении к ним электрического тока изменять свои физические свойства. В ряде случаев, после прекращения воздействия, изменения в материале сохраняются, что позволяет использовать этот класс соединений в качестве носителя информации в запоминающих устройствах.) Принцип работы запоминающей ячейки FRAM основан на перемещении атома сегнетоэлектрика в кристалле в одно из двух стабильных положений под действием электростатических сил внешнего электрического поля. Приложенный к обкладкам конденсатора потенциал поляризует вещество, и направление поляризации представляет собой двоичную информацию, хранящуюся в ячейке. Следовательно, его состояния могут быть использованы для записи логической переменной со значениями «0» или «1». Такой эффект известен довольно давно, и вещества, в которых он ярко проявляется — тоже.

Этот тип памяти выпускается серийно и представителем этого семейства является ИС FM24C64 (компания Ramtron).

В памяти FRAM, с целью ускорения доступа, в некоторых ИС ввели особый режим — страничный доступ. Суть его в том, что в пределах выбранной страницы (в ИС FM20L08T, например, ее объем равен 8 байт) доступ может выполняться в ускоренном режиме, обеспечивая темп до 320 Мбит/с, но при произвольном обращении к памяти темп резко снижается. Это происходит из-за необходимости смены начального адреса и переустановки сигналов управления. В момент снятия управляющих сигналов начинается цикл восстанавливающего чтения, длительностью от 290 до 350 нс (в зависимости от типа операции чтение/запись), что приостанавливает дальнейшие обращения к ИС и еще больше снижает средний темп доступа. В итоге даже в самых быстрых ИС FRAM при произвольном обращении цикл доступа не может быть короче 350 нс. Например, в FM20L08T максимальная скорость записи не превышает 23 Мбит/с (почти в 20 раз медленнее, чем в памяти MRAM).

Компания Ramtron International Corporation, недавно сообщила, что Promise Technology Inc. будет использовать ее память в RAID-контроллерах. Речь идет о 3-вольтовых 256-кбит чипах FM18L08 — их предполагается ввести в системы RAID для хранения информации о сделанных транзакциях и т. п. Как отмечается в пресс-релизе, основной причиной выбора Promise именно этой памяти стала реализованная в чипах технология NoDelay (без задержек). Чипы, которые Promise намерена интегрировать в свои продукты, имеют параллельный интерфейс, время хранения данных без источника питания — до 10 лет. Они характеризуются и неограниченным количеством циклов перезаписи, временя доступа — 70 нс, а рабочее напряжение на уровне 3,0–3,65 В.

 

 Другая технология (MRAM), пожалуй, не менее перспективная. Она столь же активно не пропагандируется никем. Возможно, тому есть свои причины и основная из них — недостаточно широкий (пока еще) спектр выпускаемых продуктов. Новых ИС MRAM буквально единицы, и, значит, выбирать пока не из чего, тогда как FRAM производится в десятках модификаций несколькими компаниями. Исследования по технологии производства MRAM ведут такие известные компании, как IBM, Infineon, Motorola (Freescale), Toshiba, NEC, Sypress. По мнению специалистов компании Northen Lights semiconductor Corp. [9], MRAM обладает рядом преимуществ перед всеми остальными типами памяти, в том числе перед FRAM. (Компания производит ряд специальных изделий, оснащенных встроенной энергонезависимой памятью, в частности микроконтроллеры и RFID-карты.)

В июне 2004 года компании IBM и Infineon, объединившие усилия в разработке технологии MRAM и создавшие совместную компанию Altis Semiconductors, впервые сообщили об опытных экземплярах ИС с объемом памяти 16 Мбит. Позже, 24 января 2006 года IBM опубликовала подробный отчет о достигнутых результатах.  Объем равен 16 Мбит. Цикл доступа не превышает 40 нс. Структура ячейки памяти — 1T1MTJ (один транзистор, один магнитный туннельный переход.) Память произведена по 0,18-мкм технологии. Тем не менее представители фирм заявили, что эта память не будет тиражироваться и служит лишь отчетом мировому сообществу о состоянии дел. Специалисты компаний продолжат исследования с целью дальнейшего совершенствования технологии.

14 июля 2006 года компания NEC объявила о том, что ею разработаны две новые структурные ячейки MRAM типа 2T1MTJ и 5T2MTJ [7] (2T1MTJ — два транзистора и один магнитный туннельный переход, 5T2MTJ — 5 транзисторов и 2 магнитных перехода). Первая из них позволяет MRAM работать с частотой обращения 200 МГц, а вторая — 500 МГц. Огромные скорости доступа! Напомним, на всякий случай, что речь идет об энергонезависимой памяти, а не о какой-нибудь уникальной оперативной памяти типа SRAM. Такие скорости и объемы в других технологиях не достигнуты даже в экспериментальных образцах. (Для сравнения: сегодня максимальный объем серийно производимой памяти FRAM — 1 Мбит. Время цикла в произвольном доступе около 350 нс, то есть меньше 3 МГц.)

Из приведенных сообщений следует, во-первых, что технология жива и интересна многим, во-вторых, что она развивается и совершенствуется, и, в-третьих, полученные результаты подтверждают теоретически предсказанные уникальные, рекордные параметры MRAM. Но прежде чем был получен первый коммерчески интересный продукт, компаниям пришлось потратить много усилий и проверить многие инженерные решения.

В серийных MRAM ИС памяти MR2A16A объемом 4 Мбит, выпускаемых компанией Freescale, время цикла для операций записи и чтения равно 35 нс, что при параллельной загрузке данных (16 разрядов) позволяет достичь темпа накопления данных около 450 Мбит/с. Это очень хороший показатель, превзойти который в сегнетоэлектрической памяти пока не удалось. Заметим, что в ИС FRAM фирмы Ramtron также выполняется лишний цикл при любом обращении к ячейке памяти (цикл восстановления данных). Но в отличие от MRAM это чтение заметно влияет на длительность операций.

По данным IBM, время записи в MRAM не превышает 2,3 нс, что более чем в 1000 раз быстрее, нежели время записи в флэш-память и в 20 раз быстрее скорости обращения к FRAM. Время чтения произвольного бита не превышает 3 нс, — 20 раз меньше, чем для DRAM, а потребляемый ток составляет около 2 мА, то есть меньше тока потребления DRAM в 100 раз. Кроме того, MRAM, в отличие от SRAM, устойчива к внешним электромагнитным воздействиям.

У MRAM есть и другое достоинство — невысокая стоимость чипов на ее основе. В отличие от флэш-памяти, которая производится по специализированному процессу КМОП, микросхемы MRAM можно выпускать по стандартному процессу. В результате изготовление больших объемов таких микросхем обходится дешевле.

 

Магнитный вентиль. Ученые из корпорации IBM работали в другом направлении — они попытались создать устройство, основанное на туннельном эффекте, который проявляется в протекании тока через тонкий изолятор, разделяющий два магнитных слоя. Слабый туннельный ток менялся почти на 30% в зависимости от того, в каком направлении действовали поля соседних магнитов (в одном или в противоположных). Исследователям удалось создать матрицу емкостью 14 бит, для хранения каждого из них требовалось всего 200 нм, а время переключения составляло не более 5 нс. Опытные образцы магнитных запоминающих устройств разрабатывались также корпорацией Toshiba. Здесь в основе запоминающей ячейки был многослойный магнитный вентиль, выполненный в полупроводниковой структуре кристалла. Длительность цикла записи-чтения для этих устройств была примерно такой же, как у ячеек IBM. Теоретически же время переключения спина электрона (а значит, и магнитного момента) в веществе происходит за время, равное единицам пикосекунд. Отсюда становится понятным потенциальное быстродействие, присущее ячейкам памяти MRAM.

 

C-RAM (Chalcogenide Random Access Memory - память со случайной выборкой на основе халькогенидов), PCM (Phase Change Memory - память на фазовом переходе), или OUM (Ovonyx Unified Memory). Производятся компаниями STMicroelectronics и Ovonyx, основаны на принципе, при котором в одной фазе вещество носителя является непроводящим аморфным (стеклоподобным) материалом, во второй — кристаллическим проводником. Запоминающие ячейки CRAM способны переходить из одной фазы в другую под воздействием нагрева или электрических полей. По информации компаний, размер ячейки CRAM составляет 0,32 кв. мк при выпуске по 0,18-мк нормам. Потребляемый ячейкой ток равен 600 мкА. Одна ячейка способна выдержать 10–11 млрд. циклов перезаписи и обеспечивает хранение данных до 10 лет при температуре не выше 110 0С.

Выпускаемая с сентября 2006 года микросхема, получившая наименование 251A184, будет поставлена на поток весной следующего года.

Микросхема имеет следующие параметры:

  • объем — 4 Мбит,
  • организация — 512 КQ8,
  • питание — 3,3 В,
  • длительность цикла при операциях чтения — 70 нс,
  • длительность цикла при записи — 500 нс,
  • рабочий диапазон температур — military,
  • энергопотребление - низкое.

Временные характеристики C-RAM далеки от рекордных, к тому же длительности процессов записи и считывания не одинаковы. С такими качествами данный тип памяти вряд сможет стать универсальным, зато он способен выдерживать без каких-либо сбоев облучение в 1 Мрад (рад — единица измерения поглощенной дозы излучения, 1 рад = 0,01 Грей), то есть способна работать в условиях космоса и в очагах радиоактивного заражения с высоким уровнем излучения.


Таблица 2. Сравнительные характеристики различных технологий памяти. [Л.1]
Свойства Тип памяти
MRAM DRAM SRAM FLASH EEPROM FRAM
Высокая плотность + + - + - -
Энергонезависимость + - - + + +
Произвольный доступ + + + - - +
Неразрушающее чтение + - + + + -
Неограниченное число обращений + + + - - -
Быстрое считывание + + + + + +
Быстрая запись + + + - - +
Низкое потребление при записи + + + - - +
Цикл чтения 5–70 нс ~100 нс 5–100 нс ~100 нс ~100 нс 50–150 нс
Цикл записи 5–70 нс ~100 нс 5–100 нс >1 мс >1 мс 50–150 нс
Напряжение записи, В <5 <5 <5 5 12 <5
Срок хранения данных (без питания), лет бесконечно 0 0 >10 >5 >10
Стойкость (число циклов записи) >1015 >1015 >1015 ~106 ~106 ~106
Радиационная стойкость + - + - - -/+*

* - компания Selic сообщает, что планирует начать производство 2.Мбит FRAM, обладающих высокой стойкостью к ионизирующему излучению.

 

Данные образцов серийно выпускаемых чипы энергонезависимой памяти приведены в таблице 3 [Л.1].

 

Таблица 3. Параметры серийных микросхем энергонезависимой памяти

Параметр Flash FRAM MRAM PCM
Intel Samsung Ramtron Futjitsu Cypress Freescale BAE Sys.
Наименование JS29F16G08 K9NBG08U5M FM20L08 MB85R1001 CY9C62256 MR2A16A 251A184
Объем памяти 16 Гбит 32 Гбит 1 Mбит 1 Mбит 256 кбит 4 Mбит 4 Mбит
Организация 2 Гбит x 8 4 Гбит x 8 128 кбит x 8 128 кбит x 8 32 кбит x 8 256 кбит x 8 512 кбит x 8
Интерфейс параллел. параллел. параллел. параллел. параллел. параллел. нет данных
Длительность цикла записи в страничном режиме 220 мкс/стр.** 200 мкс/стр.** 30 нс * нет нет нет нет данных
Длительность цикла записи при произвольном доступе, нс. произвольный доступ возможен, но работа в таком режиме нерациональна 350 250 70 35 500
Длительность цикла чтения при произвольном доступе 25 мкс 25 мкс 350 нс 250 нс 70 нс 35 нс 70 нс
Напряжение питания, В 2,7–3,6 2,7–3,6 3,3 3,3–3,6 2,7–3,6 3,0–3,6 3,3
Число циклов обращения 105 105 неогранич 1010 1015 неогранич нет данных
Длительность хранения данных, лет 10 10 10 10 10 10 нет данных
Ток потребления standby, мкА 40 20 25 100 90 9000 нет данных
Ток потребления в активном режиме, мА 25 25 22 10 60 105 нет данных
Произвольная адресация данных произвольный доступ возможен, но работа в таком режиме нерациональна да да да да нет данных
Радиационная стойкость низкая средняя средняя высокая высокая высокая

* в пределах страницы
** около 100 нс/байт с учетом подготовительных операций и около 25 нс/байт без них

 

Рассмотрев таблицы 2 и 3 следует отвлечься от потребляемой мощности и быстродействия и обратить ваше внимание на такой параметр как радиационная стойкость.

Исходя из применения в качестве элементов памяти конденсаторов в том или ином включении у памяти выполненной по технологии FLASH, EEPROM, можно было предположить, что перечисленные виды памяти будут чувствительны к ионизирующему излучению. А это автоматически означает что ей закрыт путь в отрасли и применения где требуется высокая надежность в условиях повышенного ионизирующего излучения - промышленность, оборону, космос. А учитывая влияние космического излучения и в отраслях где предъявляются высокие требования к надежности хранения информации. Думаю Вы сами можете определить где.

Вы наверное заметили, но я сознательно исключил из этого списка DRAM поскольку она использует технологию слежения и регенерации состояния ячеек.

 

Другие технологии

Графены. Появились сообщения о новых физических эффектах возникающих в сверх тонких (10нм) пленках углерода - графенах, которые можно использовать в энергонезависимой памяти. Плотность упаковки данных может возрасти в 5 раз. Диапазон рабочих температур -75 ...+200 град.С.

Нанотрубки. Ученые из Института технологий компании Samsung (Samsung Advanced Institute of Technology) совместно со специалистами из Национального университета Чонбук разработали базовый метод для создания энергонезависимой памяти из нанотрубок. На их основе ученые создали транзистор, поверх которого расположен слой нитрида кремния, помещенный между двумя слоями оксида кремния. Такая многослойная структура удерживает электрический заряд, а транзистор нужен в качестве стока/истока. При вертикальном размещении, как отмечают специалисты, благодаря таким «носителям» информации можно создавать память с плотностью 200 Гбит/дюйм, что примерно в 200 раз больше плотности чипов, используемых сегодня. Такая память способна хранить данные в течение 10–15 лет.

Фазовый переход. Компания Royal Philips Electronics разработала ячейки этой памяти выполнены из вещества, способного в электрическом поле изменять фазовое состояние и сохранять его при отключении тока. Кстати, подобные материалы широко применяются в основе дисков DVD-RW: в режиме записи лазер нагревает рабочий слой диска, переводя его материал из кристаллического состояния в аморфное. Процесс считывания, в свою очередь, основан на разнице в отражающей способности вещества в разных состояниях, воспринимаемой датчиком дисковода. По аналогичному принципу действует и память Philips, в которой используется смесь иридия с сурьмой. Данное вещество меняет фазовое состояние в электрическом поле напряженностью всего 14 В/мкм, что существенно меньше в сравнении с напряжениями, необходимыми для работы современных КМОП-микросхем. Кроме того, фазовый переход в памяти нового типа занимает в 100–200 раз меньше времени, чем требуется на программирование ячейки флэш-памяти.

В предложенной компанией технологии участок материала, выполняющий роль ячейки памяти, окружен слоем диоксида кремния, который, во-первых, обладает малой теплопроводностью, во-вторых, позволяет предотвратить химические реакции на поверхностях соприкосновения и предоставляет таким образом дополнительную свободу в выборе вещества электродов. Изменение фазового состояния происходит очень быстро — так, в прототипных устройствах, изготовленных Philips, для этого требовалось примерно 30 нс. В компании полагают, что благодаря подобным функциональным характеристикам разработка вполне может рассматриваться в качестве альтернативы нынешней DRAM, а в дальнейшем — претендовать на роль так называемой унифицированной памяти.

 

Так почему, ТУЗ в РУКАВЕ?

А потому что когда цена на SSD упадет до себестоимости и чесать баксы с нее больше не получится тут IBM, Intel или какой-то другой производитель, не смотря на свои ранее звучавшие заверения в отсутствии конкурентов у SSD, незаметным движением и вытащат "туз из рукава", в виде технологии FRAM, MRAM, PCM или какой-то другой. И снова цикл повторится, в том же виде как самый лучший SSD, Pentium 1, 2, 3, 4, ... . Тем более что технология отработана.

 

Заключение

  1. SSD с оптимизированным энергопотреблением более эффективны по сравнению с HDD по энергопотреблению, проигрывая в скорости,

  2. SSD которые были разработаны для максимальной производительности, действительно выполняют это обещание, но энергопотребление в этом случае возрастает и может превышать аналогичный параметр экономичных HDD при равной скорости.

  3. SSD не имеют функций энергосбережения, как у  современных HDD, это повышает конкурентоспособность HDD применяемых в портативной аппаратуре.

Не буду обсуждать цены, а только предположу что она в конце концов приблизится с цене на HDD. Но те кто разбирал хоть раз в жизни железку, под названием HDD, представляет отработанность и простоту их конструкции. А поэтому можно предположить, что сравнять цену SSD и HDD, это сложная задача. Она тем сложнее, чем больше чипов содержит SSD накопитель.

Применяя множество уловок (как сказал А. Набережный - ухищрений [Л.2]) Intel в SSD накопителе Intel X25-M, добилась увеличения срока службы, (уменьшив число циклов записи) за счет равномерного использования всего рабочего пространства, резервирования 25% в SLC и 7,4% MLC дисков для перемаркировки и замены сбойных блоков (первое признание появления в процессе работы сбойных блоков!) Сколько еще уловок применят производители SSD!

SSD конечно займут свою нишу, они могут быть также шагом в отработке технологий к твердотельной памяти будущего, о которой пока пишут только фантасты, Но по своим характеристикам не могут полностью вытеснить все другие виды устройств для хранения дискретных данных, тем более долговременного.

Но!

Чувствительность к ионизирующему излучению - автоматически означает, что ей закрыт путь в отрасли и применения, где требуется высокая надежность в условиях повышенного ионизирующего излучения - промышленность, оборону, космос. А учитывая высокую проникающую способность космического излучения и в отраслях где предъявляются высокие требования к надежности хранения информации.

P.S.

Может быть кому-то покажется что дело с SSD дрянь, но не все так плохо. Этой статьей я хотел показать, что те кто выбирают и принимают решения должны знать "кто есть кто" в мире хранения информации прежде чем принимать решения.

 

Литература.

  1. «Компоненты и технологии», №12, 2006 г."Перспективные технологии производства памяти. Современное состояние", http://www.compitech.ru/html.cgi/arhiv/06_12/stat_78.htm
  2. Intel X25-M: мечты сбываются, Алексей Набережный, Мир ПК, №2, 2009г
  3. Тест SSD: 14 твёрдотельных накопителей Дмитрий Чеканов, http://www.thg.ru/storage/ssd_test_14_2008/index.html
  4. Что вслед за флэш? Николай Печерица, «Экспресс-Электроника», №6, 2005 г.

в работе Март 2009 г.
 А. Сорокин

Яндекс.Метрика

<<назад>> <<в начало>> <<на главную>>

Попасть прямо в разделы сайта можно здесь:

При полном или частичном использовании материалов ссылка на "www.electrosad.ru" обязательна.
Ваши замечания, предложения, вопросы можно отправить автору через
гостевую книгу или
почтой.

Copyright © Sorokin A.D.

2002-2012