SK hynix et Intel présentent deux approches bien différentes pour atteindre un même but : augmenter la densité des puces des SSD et réduire les coûts. Le premier empile toujours plus de couches – il dépasse les 300 – tandis que le second grimpe à cinq bits par cellule, contre trois pour SK hynix.
L’été dernier, SK hynix et Micron annonçaient à tour de rôle de la 3D NAND avec respectivement 238 et 232 couches. Micron avait six couches de moins, mais était en avance sur son concurrent puisqu’il avait lancé la production en masse alors que SK hynix n’avait que des échantillons (samples) à l'époque.
Il y a quelques semaines, lors de la conférence IEEE International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) 2023, SK hynix est revenu sur le devant de la scène avec de la 3D NAND de 8e génération. Il grimpe cette fois-ci à plus de 300 couches, un record puisque les autres fabricants sont entre 232 et 238 couches, mais tous travaillent à augmenter ce nombre.
Pour le moment, il ne s’agit que d’une présentation technique avec un article intitulé « High-Density Memories and High-Speed Interface » signé par des ingénieurs de la société, comme le rapporte Blocks & Files. En plus de la densité, SK hynix annonce aussi des améliorations sur les performances. Explications.
SK hynix : densité et débits en hausse, latence en baisse
Le fabricant explique que ces puces TLC (trois bits par cellule) seront disponibles en version de 1 Tb (128 Go, il faut huit bits pour un octet), une capacité qui n'a rien d'exceptionnelle puisqu'elle était déjà prévue avec des puces de 238 couches. Et c'est sans compter qu'on retrouve aussi des puces de 1 Tb chez d'autres constructeurs.
Mais là où SK hynix écrase la concurrence, c'est sur la densité avec plus de 20 Gb/mm² (avec un b minuscule, il s'agit toujours de bits) avec plus de 300 couches, contre 11,55 Gb/mm² avec 238 couches. Selon Computer Base, la concurrence est aux alentours de 15 Gb/mm² maximum, la différence est donc bien significative.
Des améliorations sont par ailleurs apportées sur les débits, notamment avec une baisse de la latence du cycle de programmation de page interne (tProg) à 34 μs contre 45 μs sur la génération précédente de 2D NAND. Le débit en écriture par puce augmente sensiblement en passant de 164 à 194 Mo/s. SK hynix prend ainsi la couronne à Samsung qui était en tête jusqu'à présent avec 184 Mo/s sur sa 3D NAND V7. Pour le reste, pas de changement : une conception avec 4 plans, des pages de 16 ko et une interface entrées/sorties à 2,4 Gb/s.
De quoi ravir Seungpil Lee, vice-président du département NAND design de SK hynix : « Je crois que nous avons présenté les meilleurs densité et débit en écriture pour un produit TLC ». Il précise qu'empiler des couches n'est pas un simple jeu de construction : les couches doivent être de plus en plus fines, ce qui peut induire des erreurs et réduire les performances.
Intel reste à 192 couches, mais passe en PLC
Intel aussi profitait de cette conférence pour jouer de la surenchère sur la densité, avec pas moins de 23,3 Gb/mm². La technique pour arriver à ce résultat est bien différente. Il n'y a en effet « que » 192 couches, mais Intel exploite cette fois-ci de la NAND PLC (Penta Level Cell), c'est-à-dire avec 5 bits.
Comme à chaque fois que le nombre de bits par cellule augmente, cela a des incidences sur les débits et/ou la durée de vie. En effet, la PLC doit gérer correctement pas moins de 32 niveaux de tension. Il y en a pour rappel 2 en SLC (correspondant à 0 ou 1), 4 en MLC (00, 01, 10 et 11), 8 en TLC (000, 001, 010, 011, 100… jusqu'à 111), 16 en QLC (0000, 0001… 0010 jusqu'à 1111), etc. Intel affirme avoir mis en place des algorithmes dédiés pour limiter les problèmes, sans plus de précisions.
Les SSD TLC et QLC occupent une très grosse majorité du marché actuel. Les SSD PLC ne sont pas encore disponibles, mais cette technologie n'est pas nouvelle puisque des fabricants, dont Intel, planchent dessus depuis plusieurs années. La puce annoncée par Intel (3D NAND PLC, pour rappel) lors de la conférence ISSCC affichait une capacité de 1,67 Tb sur une superficie de 73,3 mm², ce qui donne bien une densité de 23,3 Gb/mm².
Le constructeur précise qu'il est aussi possible de l'utiliser en QLC ou en TLC, ce qui donnerait alors une densité de 18,7 et 14 Gb/mm² respectivement. Il faudra très probablement attendre la disponibilité des premiers SSD pour comparer les performances et l'endurance des puces en mode TLC, QLC et PLC.
