Флеш-память типа NOR появилась чуть раньше, чем NAND, но благодаря дешевизне и простоте масштабирования именно NAND получила более широкое распространение. Этому во многом помогло освоение технологии 3D NAND, благодаря которой удалось серьёзно нарастить ёмкости серийных накопителей.

NOR не умерла, поскольку у неё есть преимущества перед NAND — быстрый случайный доступ вкупе с надёжностью, благодаря чему она часто используется во встраиваемых и индустриальных решениях для хранения прошивок, BIOS и т.д. Однако отсутствие многослойности серьёзно сдерживало масштабирование данного типа флеш-памяти. Но тайваньская компания Macronix, специализирующаяся на создании нишевых NAND- и NOR-решений, собирается это изменить.

3D NOR. Источник: Macronix

Ещё в 2022 году Macronix объявила о том, что работает над созданием 32-слойной памяти 3D NOR, что позволит нарастить ёмкость в сравнении с 2D NOR в семь раз. Основными рыночными нишами для данной разработки были названы встраиваемые и промышленные приложения, а также сфера автомобильного транспорта.

Структурно 3D NOR состоит из многослойного «бутерброда» с чередующимися слоями оксидов и нитридов, который пронизывают так называемые «пробки» — довольно сложные вертикальные структуры, состоящие из двух столбцов полупроводника, легированного по n-типу, с прокладкой из нитрида кремния между ними. Две такие «пробки» на каждую ячейку служат в качестве стока и истока для транзисторов, составляющих каналы бит-столбцов. Строки слов (и затворы вышеупомянутых транзисторов) расположены ортогонально.

Источник: Macronix

Новая память рассчитана на 100 тыс. циклов перезаписи с полным стиранием, имеет задержку доступа в районе 100 нс и линейную скорость доступа 400 Мбайт/с на кристалл (DDR-200). Она также характеризуется низким энергопотреблением (питание 1,8 или 3 В), может иметь интерфейсы QSPI/Octal и отвечает стандартам надёжности AECQ-100 и ISO 26262 ASIL уровня B. Упаковываются кристаллы в стандартные корпуса 24-BGA.

В опубликованных ранее материалах компании говорилось о планах начать массовое производство 3D NOR ёмкостью 1, 2, 4 и 8 Гбит в 2024 году. В реальности новинки несколько задержатся — опытные поставки начнутся в этом году, а широкой доступности чипов раньше 2025 года ждать не стоит.

В августе этого года израильская компания Xinnor, специализирующаяся на решениях для хранения данных, в том числе программного RAID для современных NVMe SSD, сообщила в ходе саммита Flash Memory Summit о мировом рекорде производительности, установленном с использованием ПО Xinnor xiRAID и 12-ти NVMe SSD Kioxia CM7-R (PCIe 5.0). На SC23 компания обновила рекорд.

На этот раз в тесте были задействованы сразу 24 накопителя Kioxia CM7-V (PCIe 5.0, NVMe). Каждый диск имеет скорость последовательного чтения 14 Гбайт/с и последовательной записи 6,75 Гбайт/с, а на случайных операциях производительность составляет 2,7 млн IOPS и более 600 тыс. IOPS соответственно.

При развёртывании множества таких SSD в системе первостепенное значение приобретает обеспечение надлежащей масштабируемости производительности и целостности данных. Xinnor выполнила тест на сервере Supermicro с двумя 64-ядерными процессорами AMD EPYC Genoa 9534 и 768 Гбайт RAM. Чтобы избежать узких мест, Xinnor создала две группы RAID 5 по 12 дисков так, что каждый массив находился в рамках одного NUMA-домена. Такая конфигурация обеспечивает наивысшую производительность и одновременно защиту данных в случае сбоя диска для каждого RAID, говорит Xinnor.

Изображение: Xinnor

Сообщается, что в последовательных рабочих нагрузках рекордные показатели (см. таблицу ниже) были достигнуты при использовании лишь 16 из 128 доступных ядер, а на случайных операциях xiRAID нагружал на 3–9 % лишь половину ядер. Низкая нагрузка на CPU и универсальность xiRAID, по словам компании, значительно упрощает развёртывание массивов и позволяет эффективно использовать имеющееся оборудование.

Xinnor также проверила работу в деградированном режиме, когда из массива RAID 5 «выпадает» один накопитель. Даже в этом случае производительность остаётся достаточно высокой: более 34 млн и 6 млн IOPS при произвольных чтении и записи соответственно, что эквивалентно 52 % и 75 % от нормальной производительности. При последовательных операциях доступа Xinnor зафиксировала производительность выше 70 % от нормальной.

Заодно Xinnor также протестировала ту же систему, создав 2 группы RAID 6 (2 × 10 + 2). При чтении производительность была сравнима с RAID 5: 64 млн IOPS и 310 Гбайт/с. При записи производительность была ниже: 5,2 млн IOPS и 128 Гбайт/с. Впрочем, по словам Xinnor, xiRAID быстрее, чем любое другое альтернативное решение RAID.