Solidigm, la branche de recherche et de fabrication NAND vendue par Intel à SK hynix, s’est rendue au Flash Memory Summit 2022 pour présenter un prototype de SSD fini et fonctionnel portant la dernière technologie NAND de l’entreprise : Penta-Level Cell (PLC). Le PLC s’appuie sur la densité NAND en ajoutant la capacité d’une seule cellule à stocker jusqu’à 5 bits de données (contre quatre bits par cellule de QLC), augmentant ainsi la quantité d’espace disponible dans chaque puce flash NAND.
La nouvelle technologie ouvre ainsi la voie à des ratios $/Go encore moins chers sur les SSD basés sur PLC que ce qui est actuellement possible avec la technologie Quad-Level Cell (QLC) (sans parler des technologies MLC et SLC, qui ont été principalement reléguées aux entreprises, aux centres de données, et autres environnements critiques). Alors même que la quantité de données produites par l’humanité augmente à un rythme étonnant (avec des prédictions plaçant la création quotidienne de données à 463 exaoctets par jour d’ici 2025), la technologie de stockage devra également évoluer pour s’adapter à cette avalanche. Avec l’augmentation des investissements dans le supercalcul, l’aube de la 5G et de l’IA, toutes avec des exigences de stockage de données profondes qui leur sont propres, Solidigm considère le CPL comme un moyen d’évoluer tout en maîtrisant les coûts.
Nous croyons aux avantages croissants de QLC et PLC #NAND pour répondre aux besoins intensifs en données de l’IA, de l’apprentissage automatique, de l’analyse de données volumineuses et pour prendre en charge la 5G. Nous sommes dynamisés pour l’avenir et déterminés à saisir ce moment. #TheNewParadigm # FMS2022 #SSD https://t.co/184jvKPGDE pic.twitter.com/AsKWjYujOT8 août 2022
Le PLC fonctionne en ajoutant des états de tension supplémentaires, qui représentent les bits d’information dans la cellule. Alors que SLC n’avait à gérer que deux états de tension (un bit était écrit ou non), MLC a doublé ce nombre à quatre états de tension (afin que chaque cellule puisse contenir n’importe quelle combinaison d’un 0 et d’un 1). La technologie PLC NAND finit par nécessiter 32 états de tension distincts pour différencier toutes les combinaisons possibles de uns et de zéros que la cellule peut contenir. Cela exerce une pression supplémentaire sur les cellules et au niveau du contrôleur, ce qui doit tenir compte du risque accru que les états de tension soient écrits de manière incorrecte, corrompant les données. Des algorithmes de correction d’erreurs plus puissants doivent donc être implémentés au niveau du contrôleur.
Chaque bit supplémentaire par cellule nécessite un doublement des états de tension, ce qui a ses propres implications dans l’espérance de vie de la cellule et nécessite des capacités de lecture et d’écriture beaucoup plus fines pour faire face aux différences de plus en plus petites entre les états. Cette réduction de l’espérance de vie des cellules NAND à mesure que leur capacité de stockage de bits augmente est en partie la raison pour laquelle les SSD QLC sont généralement considérés comme moins fiables (la «mort» des cellules se produisant plus tôt) par rapport à un nombre de bits inférieur.
Les lois des rendements décroissants sont assez claires dans la mise à l’échelle de la densité NAND via des bits supplémentaires par cellule. Essentiellement, chaque bit d’information supplémentaire sur une seule cellule NAND entraîne une augmentation de 100 % des états de tension requis (ajoutant à sa complexité), tandis que l’augmentation de la capacité de stockage elle-même est réduite de moitié.
| SLC (1 bit) | MLC (2 bits) | CCM (3 bits) | CLQ (4 bits) | API (5 bits) | HLC (6 bits, théorique) | |
| Capacité de stockage delta | Ligne de base | +100% | +75% | +50% | +25% | +12,5% |
| Augmentation de la complexité delta | Ligne de base | +100% | +100% | +100% | +100% | +100% |
« Nous sommes ravis de montrer le premier SSD PLC de l’industrie en action aujourd’hui, » a déclaré Sanjay Talreja, SVP et directeur général du groupe de stockage client de Solidigm. « Il s’agit d’une étape importante pour Solidigm en tant que nouvelle entreprise et d’un moment passionnant pour l’avenir de la technologie de stockage avec des implications de grande envergure. »
Étant donné que la PLC NAND de Solidigm est basée sur la technologie Intel, elle utilise un type de cellule différent de celui sur lequel se sont concentrés d’autres acteurs majeurs de la NAND – tels que Micron. La NAND d’Intel était basée sur des transistors à grille flottante, ce qui, selon Solidigm, était adapté à l’augmentation du nombre de bits par cellule pour permettre la création de PLC. Micron – aux côtés de la plupart de l’industrie NAND – a plutôt concentré sa fabrication sur la technologie de piège à charge, qui a ses propres forces et faiblesses.
Il est actuellement difficile de savoir exactement quand les lecteurs basés sur PLC arriveront sur le marché. Western Digital a déclaré publiquement qu’il n’arriverait pas sur le marché avant 2025 – pourtant nous sommes en 2022 avec le prototype fonctionnel de Solidigm. Mais à leur arrivée, les clients peuvent s’attendre à des disques NAND qui ont de meilleurs rapports $/Go que ce que les disques QLC les moins chers peuvent espérer fournir. Et si vous pensez que Solidigm devrait être relégué à l’équation $/Go, détrompez-vous. L’un des SSD les plus efficaces et les plus rapides que nous ayons jamais testés, le SK hynix Platinum P41, appartient à la société mère de Solidigms. Les SSD PLC auront probablement du mal à se battre sur les performances, mais à mesure que les contrôleurs et les bus mûrissent, nous nous attendons à ce qu’ils offrent d’excellentes performances à un prix plus abordable.