موبایل شما 16 گیگابایت حافظه داخلی داشته باشد یا 60 ترابات، به احتمال خیلی زیاد، همواره به دنبال راهی برای افزایش این ظرفیت هستید. خبر خوب اینجاست که مموری فلش ناند سه بعدی (3D NAND) ابداع شده و انتظار می رود که در آینده به ساخت مموری های ارزان تر، پرسرعت تر و با حجم بالاتر بیانجامد.
اگر علاقمند هستید که بیشتر در مورد ناند سه بعدی یا 3D NAND بدانید توصیه می کنیم این مطلب را تا انتها مطالعه نمایید.
نحوه عملکرد فلش مموری چگونه است؟
فلش مموری یا همان نوع حافظه ای که درون کارت های SD، حافظه های SSD و اسمارت فون شما مورد استفاده قرار می گیرد در برگیرنده تعدادی ترانزیستور شناور است که مقادیر «روشن» یا «خاموش» را به خود اختصاص داده اند (همان 0 و 1).
این بلوک های حافظه نیز به صورت دو بعدی یا کنار هم مرتب شده اند. اما به لطف پیشرفت هایی که در زمینه تکنولوژی حاصل شده، بشر توانست بلوک های حافظه بیشتری را روی یک قطعه نیمه رسانا جای دهد که این امر در نهایت به ساخت مموری های با ظرفیت بیشتر منجر گردید.
براساس قانون مور، این یعنی ما هر دو سال یکبار باید شاهد دو برابر شدن تعداد ترانزیستورهای یک چیپ باشیم که در نتیجه آن تراکم ذخیره سازی آن نیز بالا خواهد رفت.
روشی که در بالا به آن اشاره کردیم تحت عنوان Single Level Cell شناخته می شود که در آن، هر سلول حافظه تنها میزبان یک بیت داده خواهد بود و از جمله مزایای آن می توان به سرعت بالا و همچنین دوام زیاد مموری های ساخته شده براساس آن اشاره نمود.
اما دو پیکره بندی دیگر به نام های MLC و TLC هم وجود دارد که در آنها هر سلول به ترتیب میزبان دو و سه بیت داده می شود.
مموری هایی که با روش MLC و TLC ساخته می شوند هر دو تراکم ذخیره سازی بالایی دارند اما سرعت انتقال داده در آنها پایین و دوامشان هم کم است. نکته دیگری که باید درنظر داشت این است که مموری های امروزی متعلق به هر کدام از سه گروه یاد شده در بالا باشند، همگی روی یک سطح صاف تنظیم شده اند.
چرا به تکنولوژی تازه ای برای این منظور نیاز است؟
اما همزمان با این تلاش برای گنجاندن سلول های حافظه بیشتر روی نیمه رساناها، مشکلاتی برای کم کردن ابعاد نهایی تراشه ها به وجود می آید. علیرغم ایده آل هایی که قانون مور مطرح کرده، دانشمندان حالا برای ساخت تراشه های کوچک تر از 15 نانومتر (اندازه غالب ترانزیستورهای ناند) با مشکل روبرو هستند. با کم شدن ابعاد سلول های حافظه، دیواره های میان آنها نیز کوچک تر می شود و الکترون هایی که در نتیجه این کار به بیرون نشت پیدا می کنند بیشتر دردسر آفرین می شوند (به خصوص در حافظه های MLC و TLC که تعیین سطح شارژ دقیق شان دشوارتر است).
با در نظر داشتن آنچه گفته شد، کم کردن ابعاد چیپ های حافظه و پایین آوردن آنها از رقم 13 نانومتر محققان را با دردسرهایی روبرو کرده و این دستاورد جز با افت عملکرد محصولات تولیدی میسر نشده است.
عملکرد ناند سه بعدی چگونه است؟
3D NAND همانطور که از نامش پیداست به تکنیکی برای ایجاد لایه های متعدد درون قطعات سیلیکونی مربوط می شود که به موجب آن سلول های مموری برای بالا بردن ظرفیت ذخیره سازی روی هم قرار می گیرند. با قرار دادن این سلول ها درون 32 لایه مختلف، هر لایه ظرفیت ذخیره سازی به مراتب بیشتری نسبت به قبل پیدا خواهد کرد و علاوه بر این، سلول ها می توانند در هر سطح با فاصله بیشتری از هم قرار بگیرند و در نتیجه کمتر با یکدیگر تداخل پیدا خواهند کرد.
علاوه بر این، در ناندهای سه بعدی، سلول ها هم می توانند از نوع MLC باشند و هم TLC که این موضوع به افزایش قابل توجه در ظرفیت ذخیره سازی شان منتهی خواهد شد. اگر این سلول ها از نوع MLC باشند می توان آنها را در قالب ظرفیت های 256 گیگابیتی و درون 32 لایه قرار داد و چنانچه از نوع TLC باشند، ظرفیتی برابر با 384 گیگابیت خواهند داشت.
اینتل و میکرون دو شرکتی هستند که در زمینه تولید ناند سه بعدی همکاری هایی را با هم داشته اند و حالا امیدوارند که پیشرفت های صورت گرفته در این زمینه بالاخره ساخت حافظه های SSD با ابعاد یک تکه آدامس و حجم بالغ بر 3.5 ترابایت یا حتی حافظه های 2.5 اینچی ده ترابایتی برای استفاده در لپ تاپ ها را ممکن کند.
امروزه تکنولوژی تولید 3D NAND به قدری پیشرفت کرده که امکان تولید تراشه های نیمه رسانا با ظرفیتی تا سه برابر حافظه های ناند دو بعدی را فراهم نموده و باید بگوییم که این صنعت هنوز دوران ناپختگی خود را طی می کند و همچنان راه درازی را برای پیشرفت در پیش دارد.
اما ایراد ناندهای سه بعدی این است که تولیدشان نیازمند سطح بالایی از دقت است چراکه هر ستون از آنها باید با دقت بالایی در جایشان قرار داده شوند به نحوی که بلوک های حافظه همچنان به صورت سلسله وار و پشت سر هم قرار بگیرند.
چه زمانی می توان کامپیوترهایی بهره مند از این نوع حافظه را خریداری کرد؟
خبر خوب اینکه ناند سه بعدی گرچه حدودا یک سال پیش معرفی شد، اما نخستین سری تجاری از آن تازه وارد بازار شده. برای نمونه اینتل حافظه های اس اس دی سری 600p خود را مدتی است که وارد بازار کرده و اس اس دی های سری Ultimate SU800 شرکت ای دیتا نیز شش ماه پیش معرفی شد. خبر بد اینکه محصول هر دوی این شرکت ها در قالب حجم های 128، 256، 512 گیگابایت و یک ترابایت عرضه شده اند و بنابراین هنوز هم که هنوز است خبری از لپ تاپ های بهره مند از حافظه های SSD با ظرفیت ده ترابایت نیست. در هر صورت این درایوها وعده سرعت و دوامی بالاتر از حافظه های SSD را به مخاطبان خود می دهند اما اگر دوست دارید حافظه فلشی با سه ترابایت ظرفیت ذخیره سازی خریداری نمایید بهتر است اندکی برای این منظور صبر کنید.
همانطور که گفته شد هنوز برای عرضه ناندهای سه بعدی به صورت تجاری کمی زود است. اما از آنجا که این نوع حافظه امکان قرارگیری ترانزیستورهای بیشتری را روی قطعات نیمه رسانا فراهم میکنند، می توان اینطور نتیجه گرفت که قانون مور را پشت سر می گذارند.
نکته پایانی اینکه به واسطه این پیشرفت ها می توان انتظار داشت که 3D NAND با قیمت پایین تر، اطمینان پذیری بالاتر و ظرفیت ذخیره سازی بیشتری از طریق دستگاه های مختلف در اختیار کاربران قرار داده شود.
