O que são memória e armazenamento 3D NAND?

O armazenamento em flash (como SSDs) está na moda para os PCs atualmente. E embora o processo não esteja indo tão rápido quanto esperamos, esse armazenamento está ficando mais barato e denso o tempo todo, aumentando seu valor em relação aos discos rígidos de disco giratório convencionais. O maior salto à frente foi o flash 3D NAND, também conhecido como NAND vertical ou “V-NAND”. O que isso significa para você? Em termos gerais, armazenamento e memória mais baratos e rápidos. Em termos não-leigos, bem, vamos dar uma olhada.

Construindo, não para fora

Imagine um armazenamento flash como um prédio de apartamentos: muitas áreas compartimentadas nas quais as pessoas precisam entrar ou sair, gastando diferentes quantidades de tempo em (um estado “1” para um único bit de dados, nesta metáfora) ou fora (estado “0”) de suas casas. Agora, o recurso mais valioso que você tem se estiver construindo um novo prédio de apartamentos é o imóvel onde deseja construí-lo. Ignorando obstáculos mundanos como engenharia e orçamento, seu objetivo é colocar o máximo de pessoas possível em uma determinada área de terreno.

Cem anos atrás, a resposta óbvia para esse problema seria subdividir os apartamentos o menor possível no interior do prédio, maximizando a quantidade de pessoas que você pode caber em um único andar. Agora, com o advento de edifícios de aço e elevadores rápidos e seguros, podemos construir  até  o limite de nossos novos materiais. Podemos adicionar tantas histórias ao edifício quantas conseguirmos fisicamente, permitindo que dez, vinte ou cinquenta vezes mais pessoas vivam na mesma quantidade de terra que antes era tão limitada.

Assim é com 2D e 3D NAND. Como estamos falando de bits e não de pessoas, as empresas já trabalharam duro para amontoar o máximo de dados possível nos planos X e Y dos componentes semicondutores e agora estão construindo verticalmente a partir da placa de circuito. Ainda existem limitações físicas, é claro – um DIMM RAM com três polegadas de espessura não é muito útil, mesmo se você puder acomodar dez terabytes de dados nele. Mas novas técnicas de fabricação de chips e memória permitem camadas microscópicas da arquitetura NAND, muito parecido com um prédio de apartamentos alto. Essas técnicas de camadas e fabricação tornam a memória vertical mais densa, mais rápida e mais eficiente polegada por polegada em comparação com hardware mais antigo.

Mais bits para seu dinheiro

Com esse novo estilo em camadas de fabricação de memória, mais e mais dados podem ser amontoados na mesma quantidade de espaço físico. Não apenas isso, mas as técnicas de miniaturização que ainda estão sendo aplicadas a RAM mais convencionais e armazenamento flash também “empilham”, garantindo mais benefícios quanto mais camadas você pode colocar em um módulo de memória. E como o espaço físico para tudo isso está ficando cada vez menor, a latência, o uso de energia e a velocidade de leitura e gravação estão diminuindo em um ritmo mais rápido também. Avanços como buracos de canal permitem uma transferência de dados ainda mais rápida para cima e para baixo nas camadas de semicondutores – uma espécie de elevadores minúsculos em nossa metáfora original de prédio de apartamentos.

A técnica vertical NAND está beneficiando todos os setores do mercado de armazenamento flash, mas, previsivelmente, os interesses industriais estão vendo os melhores retornos. Processos de fabricação incrivelmente complexos permitem blocos superdensos de RAM e armazenamento que são muito caros para eletrônicos de consumo padrão, mas ainda permitem um retorno sobre o investimento para data centers e estações de trabalho de alta potência.

Mesmo assim, o 3D NAND já chegou ao mercado consumidor e os benefícios da pura retenção de dados em unidades de estado sólido são dramáticos. Dito isso, não é tão revolucionário quanto pode parecer à primeira vista: graças a uma demanda cada vez maior por memória flash entre fabricantes de eletrônicos, clientes de dados corporativos e consumidores regulares como você e eu, atualmente há uma escassez mundial de memória flash em todos os níveis. Portanto, os custos ainda são bastante elevados.

Não está totalmente pronto para o horário nobre

Entre o aumento da demanda de todos os mercados e o custo de constantemente melhorar e atualizar os centros de fabricação para fazer componentes mais avançados, o preço e a disponibilidade tanto do PC RAM padrão quanto do armazenamento SSD parecem estar em uma rotina de vários anos. Embora novos chips NAND 3D estejam disponíveis e sejam mais rápidos e eficientes, não estamos vendo a queda no preço e o rápido aumento na capacidade que essas grandes etapas poderiam sugerir por conta própria. O sonho de encher seu PC de jogos com dezenas de terabytes de memória flash super-rápida e armazenamento barato ainda está muito longe.

Mas o efeito cascata de novas técnicas e tecnologias é mais ou menos inevitável. Um boom em memória flash e armazenamento está chegando, à medida que mais e mais fornecedores mudam e melhoram suas capacidades de fabricação de semicondutores 3D. Pode levar mais alguns anos – e mais alguns dólares – do que esperávamos.

Fonte da imagem: Flickr / Kent Wang , Flickr / VirtualWolf , Amazon , Intel