Thời đại của QLC NAND đã bắt đầu khi hôm nay, Intel cùng Micron đã cùng nhau giới thiệu dòng ổ SSD SATA dùng công nghệ lưư trữ 4 bit dữ liệu/cell nhớ đầu tiên mang tên 5210 ION và dòng ổ này sẽ hướng đến đối tượng doanh nghiệp, dung lượng đến 8 TB.
QLC là thế hệ bộ nhớ flash tiếp theo sau TLC và với việc lưu được 4 bit dữ liệu hay 16 trạng thái điện áp trên một cell nhớ thì dung lượng của QLC tăng 33% so với TLC với 3 bit dữ liệu/cell nhớ. Tuy nhiên, đổi lại cho mức dung lượng khủng thì QLC sẽ có độ bền ghi khôn cao với chỉ 1000 chu kỳ ghi/xóa và tốc độ ghi cũng thấp hơn.
Ngoài ra, QLC còn có lợi thế về chi phí/dung lượng - rất cần thiết đối với những chiếc ổ lưu trữ dành cho doanh nghiệp. Hầu hết các nhà sản xuất bộ nhớ NAND flash đều đã bắt đầu sản xuất thử nghiệm dòng ổ này trong năm ngoái và hiện tại các chip nhớ vẫn đang khai thác công nghệ 3D NAND 64-layer mà công nghệ TLC hiện đang dùng. Micron trước đó đã ra mắt những tấm wafer với các chip nhớ QLC 64-layer dung lượng 512 Gb (Gigabit) và đến hôm nay đã có phiên bản 1 Tb - cũng là chip QLC 64-layer 1 Tb đầu tiên được bán thương mại trên thị trường. Với chip 1 Tb, chúng được tổ chức thành 4 plane (4 NAND phẳng đặt trong một đế chip) để xử lý các lệnh truy xuất I/O song song. Thiết kế này giúp hạn chế thất thoát hiệu năng khi dung lượng đế chip tăng lên. Thêm vào đó, cấu túc 4 plane này được bố trí theo thiết kế CMOS under the array do Intel và Micron phát triển trên 3D NAND thành ra các mạch phụ trợ không chiếm nhiều diện tích trên đế chip.
Ban đầu nhiều ý kiến cho rằng độ bền của QLC sẽ rất thấp và công nghệ NAND này chỉ phù hợp để sử dụng trên các thiết bị WORM (tức ghi một lần còn đọc rất nhiều, WORM viết tắt của Write-Once Read-Many) cũng như cần phải có phần mềm hỗ trợ thật tốt. Tuy nhiên với việc nhiều nhà sản xuất hiện nay đang thiết lập chỉ số độ bền khoảng 1000 chu kỳ ghi/xóa thì rõ ràng QLC không quá mỏng manh và có thể đáp ứng khối lượng công việc hiện có mà không cần đến sự can thiệp sâu của phần mềm để giảm nhu cầu ghi.
Trở lại với dòng ổ Micron 5210 ION thì sứ mạng của nó sẽ là thay thế cho ổ cứng cơ học (HDD) chứ không phải những chiếc ổ SSD dòng 5200 hiện tại. Cũng dễ hiểu bởi Micron 5210 ION có mật độ lưu trữ cao đến 8 TB trong thân hình ổ 2,5" và hiệu năng thì hiển nhiên cao hơn so với HDD. Thành ra QLC NAND suy cho cùng sẽ mang lại giải pháp về chi phí qua thời gian nhưng chi phí cho mỗi GB dung lượng vẫn còn cao so với HDD 7200 rpm. Dù vậy, các doanh nghiệp sẽ có thêm lý do để để ý tới QLC NAND bởi SSD tiết kiệm điện hơn so với HDD.
Micron vẫn chưa công bố chi tiết về 5210 ION, chỉ biết dòng ổ này dùng vi điều khiển Marvell 88SS1074 và firmware tương tự dòng 5200 và 5100. Hiệu năng đọc ngẫu nhiên và tuần tự của 5210 ION sẽ ngang ngửa dòng 5200 tức có thể đạt được tốc độ truy xuất cao ở kết nối SATA với độ rộng queue lớn (chẳng hạn Q32) nhưng tốc độ ghi sẽ thấp hơn 5200 ECO.
Độ bền ghi của của QLC NAND đạt bao nhiêu? Theo Micron thì 5210 ION sẽ có độ bền ghi DWPD (Drive Writes Per Day) thấp hơn 5200 ECO, tức dưới 1 DWPD. Theo tính toán thì 5210 ION có độ bền 0,5 DWPD tương ứng với 1000 chu kỳ P/E trước khi hiệu năng ghi giảm xuống rõ rệt. Tuy vậy tỉ lệ này vẫn cao hơn nhiều dòng SSD dành cho người tiêu dùng vốn thường có tỉ lệ DWPD ở 0,3 dùng 3D TLC NAND. Micron nhấn mạnh rằng 5210 ION không lý tưởng để sử dụng cho các tác vụ kiểu nghi ghi video liên tục mà ngược lại sẽ rất phù hợp với các tác vụ có nhu cầu đọc lên đến 90%.
Micron 5210 ION hiện đang được bán cho một số khách hàng với mức dung lượng từ 1,92 TB đến 7,68 TB và sẽ được bán rộng rãi vào dịp cuối năm.
Intel và Micron cũng đang cùng nhau phát triển tiến trình sản xuất bộ nhớ 3D NAND thế hệ tiếp theo với số layer được tăng lên 96. Số layer tăng tức mật độ lưu trữ tăng, TLC 96-layer sẽ có trước, tiếp đó là QLC 96-layer. Và sau thế hệ này, thỏa thuận hợp tác giữa Intel và Micron cũng sẽ kết thúc và 2 hãng sẽ tự phát triển công nghệ bộ nhớ flash độc lập.
QLC là thế hệ bộ nhớ flash tiếp theo sau TLC và với việc lưu được 4 bit dữ liệu hay 16 trạng thái điện áp trên một cell nhớ thì dung lượng của QLC tăng 33% so với TLC với 3 bit dữ liệu/cell nhớ. Tuy nhiên, đổi lại cho mức dung lượng khủng thì QLC sẽ có độ bền ghi khôn cao với chỉ 1000 chu kỳ ghi/xóa và tốc độ ghi cũng thấp hơn.
Ban đầu nhiều ý kiến cho rằng độ bền của QLC sẽ rất thấp và công nghệ NAND này chỉ phù hợp để sử dụng trên các thiết bị WORM (tức ghi một lần còn đọc rất nhiều, WORM viết tắt của Write-Once Read-Many) cũng như cần phải có phần mềm hỗ trợ thật tốt. Tuy nhiên với việc nhiều nhà sản xuất hiện nay đang thiết lập chỉ số độ bền khoảng 1000 chu kỳ ghi/xóa thì rõ ràng QLC không quá mỏng manh và có thể đáp ứng khối lượng công việc hiện có mà không cần đến sự can thiệp sâu của phần mềm để giảm nhu cầu ghi.
Trở lại với dòng ổ Micron 5210 ION thì sứ mạng của nó sẽ là thay thế cho ổ cứng cơ học (HDD) chứ không phải những chiếc ổ SSD dòng 5200 hiện tại. Cũng dễ hiểu bởi Micron 5210 ION có mật độ lưu trữ cao đến 8 TB trong thân hình ổ 2,5" và hiệu năng thì hiển nhiên cao hơn so với HDD. Thành ra QLC NAND suy cho cùng sẽ mang lại giải pháp về chi phí qua thời gian nhưng chi phí cho mỗi GB dung lượng vẫn còn cao so với HDD 7200 rpm. Dù vậy, các doanh nghiệp sẽ có thêm lý do để để ý tới QLC NAND bởi SSD tiết kiệm điện hơn so với HDD.
Độ bền ghi của của QLC NAND đạt bao nhiêu? Theo Micron thì 5210 ION sẽ có độ bền ghi DWPD (Drive Writes Per Day) thấp hơn 5200 ECO, tức dưới 1 DWPD. Theo tính toán thì 5210 ION có độ bền 0,5 DWPD tương ứng với 1000 chu kỳ P/E trước khi hiệu năng ghi giảm xuống rõ rệt. Tuy vậy tỉ lệ này vẫn cao hơn nhiều dòng SSD dành cho người tiêu dùng vốn thường có tỉ lệ DWPD ở 0,3 dùng 3D TLC NAND. Micron nhấn mạnh rằng 5210 ION không lý tưởng để sử dụng cho các tác vụ kiểu nghi ghi video liên tục mà ngược lại sẽ rất phù hợp với các tác vụ có nhu cầu đọc lên đến 90%.
Micron 5210 ION hiện đang được bán cho một số khách hàng với mức dung lượng từ 1,92 TB đến 7,68 TB và sẽ được bán rộng rãi vào dịp cuối năm.
Intel và Micron cũng đang cùng nhau phát triển tiến trình sản xuất bộ nhớ 3D NAND thế hệ tiếp theo với số layer được tăng lên 96. Số layer tăng tức mật độ lưu trữ tăng, TLC 96-layer sẽ có trước, tiếp đó là QLC 96-layer. Và sau thế hệ này, thỏa thuận hợp tác giữa Intel và Micron cũng sẽ kết thúc và 2 hãng sẽ tự phát triển công nghệ bộ nhớ flash độc lập.
Theo: Micron
