Микросхемы flash-памяти фирмы samsung

Микросхемы flash-памяти фирмы samsung

Микросхемы FLASH-памяти фирмы SAMSUNG

В статье описаны микросхемы флэш-памяти объемом 4 Гбита K9K4G08Q0M-YCB0/YIB0, K9K4G16Q0M- YCBO/YIBO, K9K4G08U0M- YCBO/YIBO, K9K4G16U0M-YCB0/YIB0. Эти микросхемы используются в качестве энергонезависимой памяти в бытовых, промышленных и компьютерных устройствах. В цифровых видео- и фотокамерах, диктофонах и автоответчиках эти микросхемы используются в качестве памяти для изображения и звука в составе твердотельных флэш-дисков.

Микросхемы флэш-памяти разделяются на группы по напряжению питания и архитектуре (табл. 1). В табл. 2 представлено назначение выводов микросхем флэш-памяти.

Обозначение прибора Напряжение питания (номинальное значение) Архитектура Тип корпуса
K9K4G08Q0M-Y 1,70. 1,95В(1,8 В) 512 Мбит х 8 TS0P1
K9K4G16Q0M-Y 1,70. 1,95 В (1,8 В) 256 Мбит х 16 TS0P1
K9K4G08U0M-Y 2,7. 3,6 В (3,3 В) 512 Мбит х 8 TS0P1
K9K4G16U0M-Y 2,7. 3,6 В (3,3 В) 256 Мбит х 16 TS0P1
№ выводов Обозначение вывода (тип микросхемы) Назначение выводов
29-32; 41-44 I/O(0-7) (K9K4G08X0M-Y) Ввод/вывод данных. Выводы используются для ввода/вывода адресов ячеек, данных или команд в течение циклов считывания/записи. Когда микросхема не выбрана, или обращение к выводам запрещено, они переводятся в состояние высокого импеданса
26, 28, 30, 32, 40, 42, 44, 46, 27, 29, 31, 33, 41, 43, 45, 47 I/0(0-15) (K9K4G16X0M-Y)
16 CLE Разрешение фиксации команды. Высокий уровень сигнала на этом выводе переключает мультиплексоры на входах I/O по направлению регистра команд. Запись команды в регистр производится по фронту сигнала WE
17 ALE Разрешение фиксации адреса. Высокий уровень сигнала на этом входе переключает мультиплексоры на входах I/O по направлению адресного регистра. Загнись команды в регистр производится по фронту сигнала WE
9 СЕ Выбор микросхемы. Низкий уровень на входе разрешает операцию чтения данных, а высокий, при отсутствии каких-либо операций, переводит микросхему в дежурный режим. Во время операций записи/стирания, высокий уровень на этом входе игнорируется
8 RE Разрешение чтения. Вход управляет последовательным выводом данных, когда активна передача данных на шину ввода/вывода. Данные действительны после спада сигнала RE и некоторого нормированного времени выборки. Сигнал RE также увеличивает внутренний счетчик адреса столбца на единицу
18 WE Разрешение записи. Вход управляет записью в порт ввода/вывода. Команды, адрес и данные фиксируются по фронту импульса WE
19 WP Блокировка записи. Выход обеспечивает защиту от случайной записи/стирания во время включения питания. Внутренний генератор программирующего напряжения блокирован, когда на выводе WP активный низкий уровень
7 R/B Свободно/занято. Выход R/B указывает состояние микросхемы. Низкий уровень указывает, что выполняется операция записи, стирания или чтения с произвольной выборкой, высокий уровень устанавливается после завершения этих операций. Этот выход с открытым стоком не переходит к состоянию высокого импеданса, когда микросхема не выбрана, или когда выходы заблокированы
38 PRE Разрешение чтения при включении питания. Выход PRE управляет операцией авточтения, выполняемой при включении питания. Авточтение при включении питания разрешено, если вывод PRE подключен к выводу VCC
12 VCC Напряжение питания
13 VSS Общий

Микросхемы K9K4GXXX0M имеют емкость 4 Гбита с резервом 128 Мбит (фактическая емкость составляет 4 429 185 024 бита) и архитектуру 512 Мбит х 8 или 256 Мбит х 16 с надежностью до 1 млн. циклов записи/стирания. 8-разрядные микросхемы организованы в 2112 х 8 страниц, а 16-разрядные — в 1056 х 16 столбцов. Во всех микросхемах есть резервные биты, располагающиеся в 128 строках с адресами 2048-2111 у 8-разрядных микросхем, или в 64 столбцах с адресами 1024-1055 — у 16-разрядных. Для организации передачи данных в течение операции чтения/записи страницы между ячейками памяти и портами ввода-вывода у этих микросхем имеются последовательно связанные друг с другом регистры данных размером 2112 байт для 8-разрядной, или 1056-словный для — 16-разрядной микросхемы и регистры кэша соответствующего объема. Массив памяти строится из 32 связанных ячеек, находящихся на разных страницах и объединенных структурой И-НЕ. 32 ячейки, объединяющие 135168 структур 2И-НЕ и расположенные на 64 страницах, составляют блок. Совокупность 8- или 16-разрядных блоков составляет массив памяти.

Операция чтения выполняется постранично, в то время как операция стирания — только поблочно: 2048 отдельно стираемых блоков пс 128 Кбайт (для 8-разрядных микросхем), или блоков по 64 Кслов (для 16-разрядных микросхем). Стирание отдельных битов невозможно.

Запись страницы в микросхемы выполняется за 300 мкс, стирание — за 2 мс на блок (128 Кбайт — для 8-разрядных, или на 64 Кслов — для 16-разрядных микросхем). Байт данных считывается со страницы за 50 нc.

Для записи и контроля данных в микросхемах имеется встроенный контроллер, обеспечивающий весь процесс, включая, если требуется, повторение операций внутренней проверки и разметки данных. У микросхем K9K4GXXX0M реализована система обеспечения проверки информации с исправлением ошибок и выбраковкой ошибочных данных е реальном времени.

Микросхемы имеют 8 или 16 мультиплексных адресов ввода/вывода. Такое решение резко уменьшает число задействованных выводов, и позволяет проводить последующие модернизации устройств, не увеличивая их размеров. Ввод команд, адреса и данных производится при низком уровне на выводе СЕ по спаду сигнала WE через одни и те же ножки ввода/вывода. Вводимая информация записывается в буферные регистры по фронту сигнала WE. Сигналы разрешения записи команды (CLE) и разрешения записи адреса (ALE) используются, чтобы мультиплексировать команду и адрес соответственно через одни и те же ножки ввода/вывода.

Операция НЕХ-код 1-го цикла НЕХ-код 2-го цикла
Чтение 00 30
Чтение для перезаписи 00 35
Чтение сигнатуры 90
Сброс FF
Запись на страницу 80 10
Запись в кэш 80 15
Перезапись 85 10
Стирание блока 60 DO
Произвольный ввод данных* 85
Произвольный вывод данных* 05 Е0
Чтение статуса 70

* Произвольный ввод/вывод данных возможен в пределах одной страницы

В табл. 3 показаны команды управления микросхем. Подача на входы других, не перечисленных в таблице, шестнадцатеричных (HEX) кодов команд, ведет к непредсказуемым последствиям, и поэтому запрещена.

Чтобы повысить скорость записи во время приема больших объемов данных, у встроенного контроллера предусмотрена возможность записи данных в регистры кэш-памяти. При включении питания встроенный контроллер автоматически обеспечивает доступ к массиву памяти, начиная с первой страницы без ввода команды и адреса. В дополнение к усовершенствованной архитектуре и интерфейсу, контроллер обладает возможностью копирования (перезаписи)содер жимого одной страницы памяти на другую без обращения к внешней буферной памяти. В этом случае обеспе чивается более высокая скорость переноса данных, чем при обычной работе, так как отнимающий много времени последовательный доступ и циклы ввода данных отсутствуют.

Выбраковка блоков

Блоки памяти в микросхемах K9K4GXXX0M определяются как недопустимые, если содержат один иль более недопустимых битов, однозначность чтения которых не гарантируется. Информация из недопустимых блоков трактуется как «недопустимая информация блока». Микросхемы с недопустимыми блоками не отличаются по статическим и динамическим характеристикам и имеют тот же самый качественный уровень, как и микросхемы со всеми правильными блоками. Недопустимые блоки не влияют на работу нормальных блоков, потому что они изолировань от разрядной и общей шины питания транзистором выбора. Система спроектирована таким образом, что у недопустимых блоков блокируются адреса. Соответственно, к некорректным битам попросту нет доступа.

Идентификация недопустимого блока

Содержимое всех ячеек микросхемы (кроме тех, где хранится информация о недопустимых блоках) с адресами FFh для 8-разрядных и FFFFh для 16-разрядных, может быть стерта. Адреса недопустимых блоков, находящихся в резервной области массива памяти, определяет первый байт для 8-разрядных микросхем или первое слово — для 16-разрядных. Производитель гарантирует, что или 1-я или 2-я страница каждого блока с адресами недопустимых ячеек имеют в столбцах с адресами 2048 (для 8-разрядных) или 1024 (для 16-разрядных) данные, отличные, соответственно, от FFh или FFFFh. Так как информация о недопустимых блоках также является стираемой, то в большинстве случаев стирания адресов бракованных блоков их восстановить невозможно. Поэтому в системе должен быть заложен алгоритм, способный создать таблицу недопустимых блоков, защищенную от стирания и основанную на первоначальной информации о бракованных блоках.

После очистки массива-памяти адреса этих блоков снова загружаются из этой таблицы. Любое намеренное стирание первоначальной информации о недопустимых блоках запрещено, так как ведет к некорректной работе системы в целом.

Со временем число недопустимых блоков может возрасти, поэтому необходимо периодически проверять фактическую емкость памяти, сверяя адреса забракованных блоков с данными из резервной таблицы недопустимых блоков. Для систем, где необходима высокая отказоустойчивость, лучше всего предусмотреть возможность поблочного переписывания массива памяти со сравнением результатов с фактическими данными, оперативно выявляя и заменяя блоки некорректной информации. Данные из выявленного недопустимого блока переносятся в другой, нормальный пустой блок, не затрагивая соседние блоки массива и используя встроенный буфер, размер которого соответствует размеру блока. Для этого и предусмотрены команды для поблочной перезаписи.

Некоторые типы памяти производства Samsung

Наш век — век информационных технологий. Информацию получают, обрабатывают, передают. Информацию сохраняют. Сохраняют на века, на годы, на несколько дней и даже на доли микросекунд. Не последнюю роль в этом процессе играют микросхемы памяти.

Как всем известно, память бывает разная — статическая и динамическая, синхронная и асинхронная, оперативная (RAM) и постоянная (ROM), а также Flash. Производством микросхем памяти занимаются много фирм, кто-то делает оперативную память, кто-то ROM и Flash. Однако есть фирмы, производящие сразу почти все виды таких микросхем. Лидирующее место среди них занимает Samsung Electronics.

Читайте также  Два напряжения от одного источника

Samsung Electronics — это транснациональная компания с заводами в Корее и США. Ее продукция — не только память. Это еще и микроконтроллеры, процессоры Alpha, ARM-контроллеры, контроллеры LCD. Из всего спектра производимых фирмой микросхем памяти (рис. 1) в этой статье мы рассмотрим только некоторые.

Статическая память

Сейчас Samsung стала лидером по производству статической оперативной памяти (SRAM). Этот вид памяти находит все большее применение в различных устройствах обработки информации.

Статическая память бывает синхронная и асинхронная. Асинхронная, в свою очередь, бывает быстрая (Fast SRAM) и малого энергопотребления (Low Power SRAM). Память с малым энергопотреблением применяется в портативных устройствах и устройствах с батарейным питанием, для которых очень важно уменьшить потребляемую мощность. Последние разработки Samsung в этой области — это микросхемы серии K6F. Так, микросхема K6F1616R6A при объеме 16 Мбит потребляет 3 мА при чтении и записи и менее 1 мкА — в режиме хранения, а напряжение питания всего 1,65–2,2 В. Эта микросхема наверняка найдет свое применение в новых перспективных разработках. Сейчас же в основном применяются устройства с напряжением 5 или 3,3 В. Samsung предлагает широкий выбор микросхем в этих диапазонах (см. табл. 1). Для 5 В микросхем (серия K6T) со скоростью доступа 55 или 70 нс ток потребления при обращении к ней составляет около 55 мА, а в режиме хранения — 10 мкА. Для микросхем на 3,3 В эти показатели еще ниже — 30 мА и 5 мкА.

Параллельно с уменьшением потребляемой мощности Samsung уменьшает и другой параметр — размер корпуса. Постепенно прекращается производство микросхем в корпусе DIP. В нем еще выпускают 5-вольтовое медленное статическое ОЗУ емкостью 128 К * 8 и 512 К * 8, но остальные микросхемы выпускаются в корпусах. SOP, TSOP1 и TSOP2, а также в различных BGA-корпусах. Эти корпуса занимают на плате гораздо меньше места и предназначены для поверхностного монтажа.

Для быстрой памяти главный критерий — скорость доступа. Среди микросхем фирмы Samsung — это серия K6R, наиболее популярная память со временем доступа 15 нс. Но это уже не предел. В массовом производстве имеются микросхемы, для которых этот параметр составляет 10 и даже 8 нс (см. табл. 2).

Энергозависимая память

Очень часто требуется сохранять данные и после выключения питания. Этим требованиям удовлетворяют два типа микросхем памяти — EPROM и Flash. Причем Flash гораздо удобнее, так как не требует специальных программаторов для записи и стирания. Samsung производит два различных типа микросхем Flash-памяти. Они называются NOR-Flash и NAND-Flash согласно организации ячейки памяти (рис. 2). Эти типы памяти также отличаются друг от друга способом и скоростью доступа, записи и стирания, удельной стоимостью одного бита информации и областями применения. Рассмотрим эти типы памяти.

NAND?Flash — память дл больших объемов данных

Очень часто в современных приложениях приходится записывать и обрабатывать довольно большие объемы данных. Эту информацию надо также и хранить при отключенном питании. Для этой цели не подойдет оперативная память — она хранит данные только при включенном питании; не подойдет и EEPROM — малый объем и совершенно не подходящий способ записи. Остается Flash, а именно NAND-Flash.

Архитектура микросхем NAND-Flash оптимизирована для хранения больших объемов данных (рис. 2). Для большей плотности ячейки последовательно соединены между собой без контактных площадок между ними. Такая архитектура обеспечивает не только высокую плотность, но и высокую способность к модульному наращиванию системы. Эти свойства выводят NAND-Flash в лидеры по объему памяти. И действительно, Samsung массово производит память объемом 1 Гбит (128 М*8), а на подходе уже 2 Гбит, и все это умещается в маленькие TSOP1 или TBGA. Начало выпуска 2 Гбит анонсировано на 2-й квартал 2002 года (характеристики микросхем NAND-Flash фирмы Samsung приведены в табл. 3).

NAND-flash память Samsung

Но за все в этом мире приходится платить, в том числе и за большой объем памяти. Последовательная организация ячеек позволяет наращивать объем, но исключает произвольный доступ к каждой ячейке.

Страницы и блоки

Рассмотрим более подробно, как организована NAND-Flash, на примере 128-мегабайтной микросхемы K9F1G08U0M (рис. 3). В ней может храниться 1 107 296 256 бит (1 Гбит) информации. Весь этот объем разбит на 65 536 страниц (pages), каждая из которых имеет объем 2112 байт. При этом номер страницы называют row address, а номер байта в странице — column address. 64 байта, расположенные по column-адресам с 2048 по 2111 в каждой странице, являются запасными. Массив памяти состоит из 32 ячеек, последовательно соединенных в NAND-структуру. Каждая из таких ячеек находится в разных страницах. Блок (Block) состоит из 64 страниц, организованных двумя NAND-структурами. Всего в микросхеме 33792 NAND-структуры из 32 ячеек. Нужно иметь в виду, что операции чтения и программирования (записи) проводятся постранично, в то время как операции стирания — поблочно. То есть вся микросхема состоит из 1024 блоков, которые можно стирать по отдельности, побайтное стирание невозможно.

Шины данных и адреса мультиплексированы, по этой единой шине передаются адреса, данные и команды. Некоторые команды требуют только один цикл, например команды чтения статуса и команда Reset. Команды записи страницы и стирания блока требуют два цикла. Чтобы адресовать 128 мегабайт памяти, необходимо 28 бит адреса, поэтому для выставления адреса необходимо 4 цикла: 2 цикла column address и 2 цикла row address. То есть для того чтобы начать чтение или запись страницы (рис. 4), необходимо 6 циклов: четыре цикла адреса следуют за командой. Для стирания блока требуется на два цикла меньше (рис. 5), так как выставляется только row адрес. Сравнительная характеристика производительности таких микросхем приведена на рис. 6.

Все NAND-Flash от 8 до 256 Мбайт имеют одни и те же корпуса и одинаковое количество сигнальных ног. Это позволяет производить наращивание объема памяти устройства без переразводки платы.

Полезные функции

NAND-Flash производства Samsung имеет несколько полезных функций, значительно упрощающих работу с ней.

Первая — это возможность записи с использованием CASH-регистра объемом 2048+64 байт. Это значительно ускоряет процесс. По окончании записи CASH-регистра данные автоматически сбрасываются в так называемый DATA-регистр, откуда они уже и пишутся непосредственно в ячейки памяти, а в это время в CASH-регистр можно снова записывать информацию. Скорость записи одного байта при этом достигает 50 нс.

Вторая особенность заключается в автоматической установке в режим последовательного чтения первой страницы при включении питания. Никакой подачи команд при этом не требуется.

Третья, и самая важная, особенность заключается в возможности прямой перезаписи данных из одной страницы в другую, так называемое Copy-Back программирование. При этом не надо считывать данные на внешний буфер из одной страницы Flash, а потом записывать обратно в другую страницу. Вся операция происходит внутри самой микросхемы. Это позволяет значительно увеличить производительность Flash-памяти, если вы используете ее в качестве твердотельного диска.

Плохие блоки

«Нет на свете совершенства» — гласит народная мудрость. И NAND-Flash может иметь плохие ячейки (bad blocks). По определению Samsung, плохие блоки — это блоки, в которых есть сбойные биты, за надежность которых производитель ответственности не несет. Информация о том, что блок является плохим, записана в первом байте из запасной области памяти (column address 2048). Все ячейки памяти микросхем, выходящих с завода, стерты, в них записано FFh. Если по column-адресу 2048 первой и второй страницы блока записано не FFh, значит, этот блок дефектный и пользоваться им не стоит.

Варианты применения

В силу своих функциональных возможностей NAND-Flash используют для хранения больших массивов данных, обработка которых идет последовательно, например для записи видеоинформации, оцифрованного звука или информации о каком-либо процессе (данные измерений от ультразвукового дефектоскопа, расход электроэнергии, температура в печи и прочее).

На основе NAND-Flash можно организовать виртуальный жесткий диск для устройств, работающих под управлением какой-либо операционной системы (рис. 7). По сравнению с обычными устройствами хранения устройство на основе NAND-Flash не имеет движущихся частей, что важно для систем, работающих в тяжелых условиях. Такой «диск» имеет преимущество даже перед DiskOnChip, так как NAND-Flash запаивается на плату по SMD-технологии и не требует панельки для установки. DiskOnChip же может выпасть из «кроватки» от сильной вибрации или перегрузок.

Производители цифровых видеокамер, фотоаппаратов и диктофонов давно уже признали преимущество Flash-носителей информации, однако они используют не микросхемы, а карточки. Samsung выпускает такие карточки в форматах SmartMedia™ и Compact Flash™ (рис. 8, табл. 4).

NOR?Flash

В отличие от NAND, архитектура NORFlash памяти позволяет осуществлять быстрый случайный доступ к каждой ячейке. Всем известна Flash-память фирм AMD или ST Microelectronics. Samsung ранее не производил такие микросхемы, но с ноября 2001 года он начал массовое производство Flash-памяти для 8- и 16-разрядных микроконтроллеров. Это микросхемы серии K8D (см. табл. 5). Скорость доступа у этих микросхем достигает 80 нс. Они не требуют дополнительных 12 В для стирания, используя для всех операций одно напряжение питания. Вы можете менять разрядность шины данных (8 или 16 разрядов). Архитектура Flash-памяти Samsung многобанковая. Это позволяет читать один банк, одновременно стирая другой. Микросхемы поддерживают Common Flash Memory Interface, а встроенный контроллер при отсутствии обращений автоматически переключит память в спящий режим, потребление в котором составит всего 0,2 мкА. Samsung гарантирует для таких микросхем 100 000 циклов программирования-стирания и не менее 10 лет хранения данных.

Читайте также  Дверной звонок на микроконтроллере

Микросхемы NOR-Flash от Samsung не уступают и даже превосходят по своим параметрам аналогичные микросхемы фирм AMD (AM29LV160D и AM29LV320D) и ST Microelectronics (M29W160D и M29W320D), будучи значительно дешевле продуктов конкурентов. Это естественно, поскольку Samsung вышел на этот сегмент рынка недавно и стремится завоевать его, что возможно только при меньшей цене и лучшем качестве.

Смешанная память

Samsung выпускает и смешанную память. Его микросхемы MCP (Multi-Chip Package) имеют в одном чипе и оперативную (SRAM), и Flash-память (как NAND, так и NOR). Характеристики MCP-микросхем c памятью NOR-Flash приведены в табл. 6. Эта память создавалась изначально для сотовых телефонов 3-го поколения, но с успехом применяется и в любых других устройствах, имеющих жесткие ограничения по габаритам и потребляемому току.

Подведем итоги

В этом коротком обзоре не удалось охватить и подробно описать всю продукцию Samsung Electronics, но я надеюсь привлечь внимание наших читателей к этой фирме и ее продукции. Samsung Electronics выходит в лидеры по производству разных видов памяти. Постоянно расширяемый спектр продукции и низкие по сравнению с другими производителями цены не могут не привлечь к себе внимание наших разработчиков.

Samsung и Toshiba синхронно выпустили революционные технологии флеш-памяти

Новая флеш-память Samsung и Toshiba Memory

Азиатские технологические гиганты Samsung и Toshiba Memory почти одновременно представили собственные разработки в области флеш-памяти, которые, в первую очередь, планируется применять в производстве SSD для центров обработки данных (ЦОД).

Samsung в своих новых модулях V-NAND удалось добиться увеличения числа ячеек памяти примерно на 40% за счет добавления новых слоев, а также существенно повысить энергоэффективность и производительность устройств.

Toshiba Memory же, похоже, намерена составить конкуренцию Samsung и Intel с их 3D XPoint (используется в накопителях Optane) и Z-NAND. В этом компании должна помочь XL-Flash – флеш-память с низкими задержками и одноуровневой организацией хранения бита в ячейке.

По прогнозам аналитиков Trendforce, к концу 2019 г. SSD емкостью 512 ГБ и 1 ТБ будут продаваться по цене ниже $0,1 за гигабайт, то есть по самой низкой цене в истории рынка. Trendforce объясняет сложившуюся ситуацию избыточными поставками на рынке памяти NAND, что заставляет производителей вести ценовую войну, предлагая товар дешевле, чем конкуренты.

Как ранее сообщал CNews, операционная прибыль Samsung по итогам II квартала 2019 г. упала на 56% в связи со спадом на рынке памяти.

Первая 100-слойная V-NAND

Samsung начала массовое производство модулей трехмерной флеш-памяти V-NAND шестого поколения с рекордным числом слоев – до 136, и плотностью 256 Гбит. Это стало возможно благодаря применению технологии сквозного травления кристаллов (channel hole etching).

Cкорость передачи данных, обеспечиваемая новинкой, на 10% выше по сравнению с продуктами предыдущего поколения, а энергопотребление снизилось на 15%. Благодаря модификации управляющей схемы чип демонстрирует задержку в операциях чтения менее 45 микросекунд, а в операциях записи – до 450 микросекунд.

На основе новой 100-слойной V-NAND Samsung уже начала производство твердотельных накопителей (SSD – Solid State Drive) с интерфейсом SATA емкостью 256 ГБ. Во второй половине 2019 г. планируется вывод в серию SSD вместительностью 512 ГБ и модулей eUFS на базе 300-слойной V-NAND шестого поколения, которая, по сути, представляет собой три объединенных 100-слойных кристалла.

Samsung рассчитывает, что новые устройства найдут применение не только в качестве накопителей для систем хранения данных и смартфонов, но и окажутся востребованными в автомобильной промышленности.

Универсальное решение Toshiba Memory

Японская Toshiba Memory также анонсировала начало производства новой памяти для систем хранения (SCM – Storage Class Memory) под брендом XL-Flash. В ее основе лежит фирменная флеш-память компании – BiCS Flash 3D (3D NAND), отличающаяся одноуровневой организацией хранения бита в ячейке (SLC – Single Level Cell).

Toshiba Memory позиционирует XL-Flash как золотую середину между флеш-памятью 3D NAND и энергозависимой DRAM, которая, как правило, используется в качестве оперативного запоминающего устройства в ПК. Как утверждают в компании, новинка превосходит обычную 3D NAND по производительности, но уступает DRAM. Цена XL-Flash также будет компромиссной.

Новинка отличается низким показателем задержки при чтении данных – он не превышает 5 микросекунд, то есть XL-Flash примерно на порядок отзывчивее собственной TLC NAND Toshiba Memory. Для оптимизации операций чтения и записи размер страницы сделан равным 4 КБ

XL-Flash базируется на кристаллах емкостью 128 Гбит (16 ГБ), а микросхема может включать два, четыре или восемь таких кристаллов. Количество плоскостей будет увеличено до шестнадцати, что обеспечит более эффективное распараллеливание.

Toshiba Memory планирует применять новую память в производстве твердотельных накопителей, но не исключает и появление устройств, подключаемых к шине DRAM, на ее основе.

Пробные поставки XL-Flash начнутся в сентябре 2019 г., а старт массового производства запланирован на 2020 г.

Новости про flash-память и Samsung

Samsung и Xilinx создали смарт-SSD

В ходе Virtual Flash Memory Summit компании Samsung и Xilinx представили совместную разработку, которую они назвали первым SmartSSD — вычислительным устройством хранения, которое может изменить подход индустрии к накопителям.

SmartSSD от Samsung и Xilinx

Благодаря прозрачному аппаратному сжатию, SmartSSD объёмом 4 ТБ могут хранить до 12 ТБ данных. В некоторых случаях, такой подход позволяет увеличить объём хранимых данных до 10 раз. Для пользователей такой подход также означает увеличение производительности. Производители игровых консолей применили похожее решение в Xbox Series X/S и PlayStation 5. Они использовали специальные средства декомпрессии за пределами CPU , что позволило радикально ускорить запуск игр. Совместная разработка Samsung и Xilinx делает то же самое, но в масштабе одной печатной платы, предлагая пользователям простое ускорение при декомпрессии.

Samsung работает над 160-слойной памятью NAND

Samsung начинает производство самых быстрых накопителей

Компания Samsung анонсировала массовое производство первых в индустрии накопителей eUFS 3.1 объёмом 512 ГБ, предназначенных для использования во флагманских смартфонах.

Компания отмечает, что это самые быстрые накопители такого класса в мире. По сравнению с чипами eUFS 3.0, эти устройства работают на запись быстрее в 3 раза. По заверению Samsung, скорость записи накопителей eUFS 3.1 составляет 1200 МБ/с . Скорость последовательного чтения почти вдвое выше — 2100 МБ/с . Скорость случайного доступа при чтении составляет 100 000 операций и 70 000 операций при записи. В результате, такие накопители работают заметно быстрее SSD с интерфейсом SATA III для ПК.

Микросхема eUFS от Samsung

Позднее в этом году компания планирует выпустить чипы eUFS 3.1 объёмом 128 ГБ и 256 ГБ.

Начиная с серии смартфонов Galaxy S20, компания Samsung нацелилась на запись видео в разрешении 8K. Некоторые китайские компании также взяли курс на это направление. Именно поэтому смартфонам и требуется столь производительная память.

Производители NAND ожидают высокий спрос со стороны ЦОД

Источник отмечает, что уже сейчас такие компании как Samsung, Toshiba Memory, Micron Technology, Intel и SK Hynix готовятся к данному событию.

Что касается Toshiba Memory, то она представила XL-Flash с низкими задержками и высокой производительностью. Эта память предназначена именно для коммерческого применения. Опытные образцы этой памяти появились в сентябре, а массовое производство начнётся в 2020 году.

Samsung выпускает SSD 6-го поколения

Компания Samsung анонсировала начало производства новых твердотельных накопителей объёмом 250 ГБ на базе 6-го поколения памяти V-NAND .

Благодаря применению 136-слойной памяти компания смогла добиться 40% прироста числа ячеек в каждом чипе, по сравнению с прошлой 96-слойной технологией, при сохранении физического размера микросхемы. Также новая память требует создания меньшего числа каналов в чипе. Их количество снижается с 930 миллионов до 670 миллионов, что экономит место и снижает сложность производства, а это, в свою очередь, положительно скажется на ценах.

Твердотельный накопитель 6-го поколения от Samsung

Производители флэш-памяти нарастят выпуск 96-слойной 3D NAND

Samsung создала терабайтный eUFS накопитель

Ровно год назад Samsung начала производство 512 ГБ встраиваемых модулей Universal Flash Storage.

Эти чипы нашли себе место в Galaxy Note 9, а сам телефон был назван первым «готовым к терабайту» мобильным устройством, имея ввиду возможность установки карты microSD такого же размера и объёма.

Микросхема флеш-памяти Samsung eUFS объёмом 1 ТБ

Однако уже в ближайшем будущем мы можем увидеть мобильные устройства со встроенным терабайтом памяти. Южнокорейский гигант Samsung объявил о разработке чипа формата UFS объёмом 1 ТБ. В нём «объединяются 16 слоёв наиболее совершенной 512-гигабитной стековой V-NAND памяти Samsung и свежеразработанный проприетарный контроллер». Новая микросхема демонстрирует не только лучшую ёмкость, но и высокую скорость. Так, в Samsung обещают скорость последовательного чтения на уровне до 1000 МБ/с и до 260 МБ/с при записи.

Появится ли эта микросхема в топовых смартфонах Samsung этого года — вопрос открытый. Но учитывая важность конкурентной борьбы и прошлый опыт, этого можно ожидать.

Samsung начинает массовое производство 96-слойной памяти NAND

Ведущий производитель твердотельной памяти, компания Samsung, приступила к массовому производству памяти V-NAND пятого поколения.

Читайте также  Логический цифровой глубиномер

Кроме того, выросла и энергоэффективность чипов. Новая память работает на напряжении 1,2 В, в то время как 64-слойной требовалось напряжение 1,8 В.

В пресс-релизе южнокорейский гигант заявил, что выпустит новые чипы на рынок как можно скорее. Изначально они будут представлены 256 Гб TLC модулями, а позднее будут подготовлены 1 Тб QLC модели.

Samsung начинает производство 512 ГБ чипов eUFS

Почти два года назад Samsung приступила к выпуску 256 ГБ чипов Universal Flash Storage (UFS) 2.0 со скоростями чтения и записи 850 МБ/с и 260 МБ/с соответственно. Однако теперь фирма готовит 512 ГБ накопители с интерфейсом UFS.

Компания сообщила, что выпускает эти накопители для «использования в мобильных устройствах следующего поколения». Вероятно, речь идёт о пока не анонсированных смартфонах Galaxy S9. В пресс-релизе Samsung ничего не говорится об использованной версии интерфейса, но сказано, что накопители достигнут скорости «последовательного чтения и записи равной 860 мегабайт в секунду и 255 МБ/с соответственно», что весьма близко к нынешним показателям UFS 2.0.

Учитывая наличие 512 ГБ памяти в телефоне, людям вряд ли понадобится дополнительный накопитель в виде карты microSD. С другой стороны, встроенные полтерабайта очевидно поднимут стоимость конечного устройства, ведь даже нынешние Galaxy Note8 с 256 МБ встроенной памяти стоят 1000 долларов.

Память Z-NAND от Samsung будет конкурировать с Intel Optane

Использование памяти постоянно растёт, а на фоне облачных хранилищ и Big Data, промышленности требуется особо быстрая память. Сейчас самое быстрое решение в области накопителей, на базе памяти типа 3D XPoint, подготовлено Intel и Micron. Однако Samsung не осталась в стороне и решила начать гонку сверхбыстрых накопителей.

О том, когда Samsung выпустит накопитель SZ985 и по какой цене пока не сообщается.

Микросхемы flash-памяти фирмы samsung

Дмитрий Василенко, продакт-менеджер по активным компонентам, ЗАО ПЭК

Новинки на рынке FLASH-памяти для встраиваемых приложений

Современные тенденции развития электронных приборов требуют постоянного увеличения объема используемой памяти. На сегодня инженеру доступны микросхемы как энергозависимой памяти типа DRAM, которую характеризуют предельно низкая цена за бит и большие уровни интеграции, так и энергонезависимой памяти типа Flash, себестоимость которой постоянно снижается и стремится к уровню DRAM. Память типа Flash предлагается 2-х видов: NAND и NOR. Каждый из видов имеет свои особенности и рекомендации по применению в разрабатываемых приборах.

Различие микросхем NAND и NOR FLASH-памяти

Как было показано выше, Flashпамять бывает 2-х видов: NAND и NOR. NOR-тип был разработан компанией Intel в 1988 г. Данная память имеет сравнительно долгие времена стирания (erase) и записи (write), но обладает доступом к каждому биту на чтение (см. рис. 1). Данное обстоятельство позволяет применять такие микросхемы для записи и хранения программного кода, который не требует частого перезаписывания. Такими применениями могут быть, например, BIOS для встраиваемых компьютеров или ПО для телевизионных приставок.


Рис. 1. Сравнение скоростей записи, стирания и чтения различных видов Flash-памяти. Strata — подтип NOR-памяти производства Intel

Память типа NAND Flash была разработана компаниями Samsung и Toshiba в 1989 г. Ее характеризуют более бы стрые времена стирания (erase) и записи (write), а также более низкая себе стоимость (см. рис. 1). Особенностью системы ввода/вывода памяти данного типа является последовательный побайтный доступ. Свойства NAND Flash определили область ее применения: карты памяти и иные устройст ва хранения данных. Сейчас данный тип памяти применяется почти повсеместно в мобильных устройствах, фото- и видеокамерах и т.д. NAND Flash лежит в основе практически всех типов карт памяти: SmartMedia, MMC, SecureDigital, MemoryStick.

Себестоимость Flash-памяти обусловлена характеристиками лейаута МОП-транзисторов элементарных ячеек. Более низкая себестоимость NAND определяется отсутствием металлизированного контакта с каждым транзистором — ячейкой памяти. NOR, с другой стороны, обладает таким контактом, что в конечном итоге позволяет организовать доступ к каждому биту (см. рис. 2)


Рис. 2. Сравнение расположения транзисторов на кристалле для разных типов памяти

Малое количество металлизированных контактов у NAND позволяет значительно легче скалировать структуру на кристалле, что крайне важно для создания микросхем со все большим объемом памяти. Таким образом, технологические преимущества NAND обуславливают их применение в системах энергонезависимого хранения данных в будущем.

Диапазон объемов памяти, доступный на основе Flash-микросхем сегодня составляет от 4 Мбит до единиц Гбит. В начале 2005 г. компания Toshiba первая преодолела психологический рубеж в 8 Гбит (1 Гбайт) для NAND.

NOR FLASH серии Р30 компании INTEL для хранения программного кода

Компания-разработчик NOR-памяти Intel постоянно совершенствует данные продукты и рекомендует применять их в устройствах, требующих высокой надежности. В апреле 2005 г. была выпущена серия Р30, идущая на замену популярной версии для индустриальных приложений J3. Основные усовершенствования затронули технологию изготовления: Р30 изготавливается по технологии 0,13 мкм, тогда как J3 — по 0,18 мкм (запланирован переход на новую технологию). Это означает более низкую себестоимость бита для новых серий по сравнению со старыми. Также микросхемы серии Р30 позволяют снизить энергопотребление, т.к. рассчитаны на более низкое напряжение питания ядра. Напряжение питания схем ввода — вывода может быть повышено до 3,6 В, что позволяет осуществить интерфейс с другими блоками прибора, работающими от напряжения 3,3 В. Скорость асинхронного доступа повышена до 85 нс, есть возможность осуществить синхронный доступ на максимальной частоте 40 МГц. (см. табл.1).

Таблица 1. Сравнение NOR-памяти Intel типа J3 и Р30

Параметр Значение для J3 Значение для Р30
1 Корпус 56L TSOP64 ball ezBGA TSOP — несовместно с J3
Easy BGA — совместно с J3/K3 QUAD SCSP
2 Vcc (ядро), В 2,7…3,6 1,7…2,0
3 Vcc (схемы ввода вывода), В 2,7…,6 1,7…3,6
4 Объем памяти, Мб 32…256 64…1000
5 Время чтения, нс 125 только асинхронный режим 85 асинхронный режим
40 МГц синхронный режим
6 Время записи, мкс 6,8 6,8
7 Типичное время стирания, с 1,0 1,2
8 Максимальное время стирания, с 5,0 4,0
9 Минимальное число циклов перезаписи на блок 100 000 100 000
10 Температурный диапазон, °С –40 …85 –40 …85

Память Intel отличает высокая надежность: величина параметра минимального цикла перезаписи на уровне 100 000 циклов на блок характерна для более надежной памяти NAND. Данное обстоятельство, вместе с широким диапазоном рабочих температур, наличием как TSOP, так и BGA корпусов в линейке, позволяют оптимальным образом применять данный тип для хранения программного кода и важных данных во встраиваемых приложениях.

NAND FLASH производства MICRON — замена популярным решениям SAMSUNG

Flash-память типа NAND доказала свое превосходство для таких применений как устройства хранения данных, карты памяти и flash-диски. Основными ее преимуществами, как было показано выше, является дешевизна, и возможность простого скалирования 1 на более современные технологии. Наиболее популярными решениями для систем хранения данных являются микросхемы Samsung. В середине мая 2005 г. компания Micron (www.micron.com) — мировой лидер в производстве динамической памяти — квалифицировала 2 в производство 2 вида микросхем Flash-памяти объема 1 Гбит и 2 Гбит. Данные приборы полностью совместимы с ИС Samsung соответствующего объема. Сравнение основных технических характеристик представлено в табл. 2.

1 Скалирование — технологический термин, означающий «пропорциональное изменение физических размеров компонентов на кристалле». В данном случае имеет место уменьшение размеров.

2 Квалификация — технологический этап разработки ИС, который означает проведение испытаний и передачу окончательной версии ИС в производство.

Таблица 2. Сравнение NAND-памяти Micron и Samsung

Параметр Значение для K9K2G08UOMYCBO (Samsung) Значение для MT29M2G08AABWG (Micron)
1 Корпус TSOP-48 TSOP-48
2 Объем памяти 256…8000 Мбит 1, 2, 4, 8 Гбит
3 Время чтения (произвольный блок), мкс 15 25
4 Время записи страницы, мкс 300 300
5 Время стирания блока, мс 2 2
6 Шина данных, бит 8 8
7 Минимальное число циклов перезаписи на блок 100000 100000

Как видно из приведенной выше таблицы, основные характеристики типов памяти разных производителей совпадают. Совпадает также и стандартный набор команд управления микросхемой: различные режимы чтения, стирания и программирования. В микросхемы Micron добавлена дополнительная функция кэшированного чтения PAGE READ CACHE MODE. Данная функция позволяет повысить скорость последовательного считывания страниц на 39% для 16-битного интерфейса и на 20% для 8-битного. Данный эффект начинает быть заметен при чтении пяти и более последовательных страниц (см. рис. 3).


Рис. 3. Ускорение скорости считывания при использовании команды PAGE READ CACHE MODE

Микросхемы Micron потребляют в среднем на 33% меньше энергии, чем аналоги Samsung, что интересно для портативных устройств. Уровни логических напряжений Micron специфицирует по абсолютной величине, Samsung — относительно Vcc. Последнее обстоятельство позволяет закладывать более высокую надежность в разрабатываемые приборы.

В статье рассмотрены некоторые типы Flash-памяти, которые рекомендованы для применения во встраиваемых приложениях. Для современного инженера доступны два вида таких микросхем:

  • NOR, применяемые в основном для хранения программного кода, а также сравнительно небольшого объема данных;
  • NAND, используемые для хранения больших объемов данных.
  1. Intel StartaFlash® Embedded Memory (P30) Datasheet. Order number 306666-001, April 2005.
  2. Intel StrataFlash® Memory (J3) Datasheet, Order number 290667-021, March 2005.
  3. 256M Ч 8 bit NAND Flash memory Datasheet, Rev. 0.2, Samsung, 2005.
  4. 2, 4 and 8 Mbit Ч 8/Ч 16 Multiplexed NAND Flash Memory Datasheet, Micron, 2005.
  5. Increasing NAND Flashperformance, Using Micron® PAGE CACHE READE MODE, Technical Note 2901.