Samsung lấy lại vị trí đứng đầu công nghệ chip nhớ QLC, sắp có SSD 16TB cho anh em lưu trữ

Đó là tuyên bố của Samsung Foundry dự kiến công bố tại hội thảo công nghệ ISSCC 2024, tổ chức từ ngày 18 đến 22/2 tới. Hãng chip Hàn Quốc đã tạo ra được chip nhớ NAND QLC Flash thế hệ mới, 280 lớp, mật độ dữ liệu đạt ngưỡng 28.5 gigabit/milimet vuông, đặt tên là QLC NAND V9.
QLC NAND V9 không chỉ có mật độ lưu trữ dữ liệu tăng 50% so với đối thủ cạnh tranh trực tiếp, YMTC 232L QLC của Trung Quốc, mà còn có tốc độ nhanh hơn, băng thông đạt ngưỡng 3.2 Gbps, so với 2.4 Gbps của thế hệ NAND Flash QLC thế hệ cũ.
Với băng thông bộ nhớ như thế này, QLC có thể sẽ trở thành giải pháp hợp lý để tạo ra những SSD thương mại, thay thế cho công nghệ TLC hiện giờ.
Câu hỏi được đưa ra là, vì sao mật độ dữ liệu cao như QLC mà không ứng dụng luôn công nghệ này để làm những ổ cứng thể rắn vừa rẻ vừa có dung lượng cao, mà vẫn phải trung thành với những giải pháp chip NAND TLC hay thậm chí là MLC, chỉ lưu trữ được 2 đến 3 bit dữ liệu trên mỗi cell NAND? Câu trả lời nằm ở tốc độ truy xuất và đọc ghi dữ liệu.
Cell càng có dung lượng bit lưu trữ lớn, độ trễ càng cao, tốc độ càng bị ảnh hưởng, kể cả là đọc và ghi, nhưng tốc độ ghi bị ảnh hưởng tệ hơn. Ví dụ những chip NAND công nghệ cell TLC (triple level cell) có độ trễ đọc cao hơn 4 lần so với SLC (single level cell), nhưng độ trễ ghi dữ liệu cao hơn tới 6 lần. Độ trễ khi xóa dữ liệu lưu trữ cũng bị ảnh hưởng tương tự.

So sánh TLC với MLC (multi layer cell), dù có khả năng lưu trữ dữ liệu nhiều hơn 50%, nhưng tốc độ NAND TLC chậm hơn 100%. Tương tự như vậy là với QLC, mỗi cell lưu trữ được tới 4 bit dữ liệu.
Giải thích cho điều này, TLC NAND chậm hơn vì cách dữ liệu di chuyển ra vào từng cell NAND. Với cell NAND SLC, controller chỉ cần biết giá trị bit là 0 hay là 1. Với MLC, mỗi cell sẽ có 4 khả năng: 00, 01, 10 hoặc 11. Rồi tới NAND TLC, cell có thể lưu trữ 8 giá trị khác nhau, và QLC là 16 giá trị. Đọc đúng giá trị yêu cầu bộ điều khiển phải dùng đúng điện năng để xác định liệu cell có chứa dữ liệu hay không.
Vì lý do được nêu ra trên đây, hiệu suất, tuổi thọ và tốc độ của SSD dựa trên NAND QLC vẫn luôn là vấn đề, chỉ có những giải pháp giá rẻ phục vụ lưu trữ thay vì chạy phần mềm ứng dụng, dữ liệu truy xuất ra vào liên tục, mới sử dụng giải pháp NAND QLC. Nhưng với NAND QLC V9, có thể sắp tới Samsung sẽ bán ra thị trường những mẫu SSD dung lượng lên tới 16TB.

Samsung luôn khẳng định rằng, chip NAND Flash QLC sẽ là tương lai của công nghệ lưu trữ thể rắn, vì công nghệ chip TLC đang dần chạm tới ngưỡng giới hạn mật độ lưu trữ dữ liệu. Mật độ lưu trữ cao hơn đồng nghĩa với việc chi phí sản xuất những SSD tiêu dùng cũng sẽ giảm đi, nhưng đương nhiên không thể so sánh tốc độ của QLC với TLC hay MLC, thậm chí trong vài trường hợp là những SSD cao cấp kết hợp cả NAND TLC với SLC đơn bit để làm bộ nhớ đệm tăng tốc truy xuất dữ liệu.
Vậy nên, dùng chip NAND Flash QLC vẫn cần những giải pháp bộ nhớ đệm để đảm bảo tốc độ đọc ghi dữ liệu. Anh em dùng SSD chip QLC hẳn cũng nhớ, khi bộ nhớ đệm đầy, tốc độ ghi dữ liệu thậm chí còn tệ hơn cả chuẩn SATA, tức là từ 100 đến 300 MB/s.
Về phần các đối thủ cạnh tranh trực tiếp của Samsung, Micron đã phát triển được chip NAND QLC 232 lớp, mật độ lưu trữ 19.5 gigabit/milimet vuông. YMTC của Trung Quốc thì đang cố gắng tạo ra kỷ lục với chip QLC cũng có 232 lớp nhưng mật độ lưu trữ lên tới 20.62 Gigabit/milimet vuông.

Nguồn: Internet