Intel 2020 年推 PLC 快閃記憶體! 儲存密度比 QLC 高 20%

| 朱力恒 | 26-09-2019 22:05 | |

Intel 正式發表 PLC (Penta-Level Cell) 全新快閃記憶體,每顆快閃顆粒的內部結構,由今年 96-Layer,到 2020 年大幅倍增 50% 至 144-Layer。PLC SSD 產品首先主攻企業級儲存市場,並逐步取代傳統磁性硬碟。

  • 繼 QLC 之後,發展至 PLC
  • QLC 每 Cell 儲存 4-bit 資料
  • PLC 提升至每 Cell 5-bit 資料

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資料密度增 25%

Intel 上周在南韓首爾舉行《Intel Memory and Storage Day 2019》技術峰會,按計劃時間表,2020 年將供應全新 PLC (Pent-Level Cell) 快閃記憶體,又稱「5-bits/cell」。顧名思義,PLC 內部每 1 個最基本 Cell 單元,可儲存多達 5-bit 資料,資料密度高達 1,280Gbits (160GB)。相比下,Intel 在 2018 年推行 QLC (Quad-Level Cell;又稱 4-bits/cell),每個 Cell 儲存 4-bit 資料,資料密度最高 1,024Gbits,PLC 的每個 Cell 儲存容量再增加 25%。

業界自 2016 年推行 3D NAND 技術,快閃記憶體晶片由傳統 Planar (平面) 鋪排,變成立體堆疊式架構。3D NAND 好處是快閃顆粒在相同面積下,大幅提高儲存容量,兼達到點對點直接傳輸,改善存取尤其是寫入速度。3D NAND 技術首次應用於 TLC 快閃顆粒 (Triple-Level Cell;3-bits/cell),稱為「3D TLC」。Intel 於 2016 年 8 月推出首款 3D TLC 產品 ── 600p 系列 M.2 SSD,快閃顆粒內部結構 32-Layer,資料密度 384Gbits (即 48GB)。

2018 年 1 月推出 760p 系列 M.2 SSD,可視為第二代 3D TLC,內部提升至 64-Layer,資料密度為 1,024Gbits (即 128GB)。同年 8 月,Intel 率先推行 QLC,繼續應用 3D NAND 技術及 64-Layer 結構。至於 2019 年,將 QLC 提升至 96-Layer 結構,Intel 更於技術峰會期間,正式發表全新 665p 系列 M.2 SSD。按計劃時間表,QLC 於 2020 年將進化至 144-Layer 結構。

2020 年推出第四代 3D NAND 結構。144-Layer 將同時應用於 QLC 及 PLC 快閃顆粒。

Intel 傾向使用 Floating Gate 浮動閘極設計;QLC (4-bits/cell) 需 16 級電壓變化,增加了損耗程度。

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PLC 先用於企業市場

技術層面方面,TLC 需要 8 級電壓變化完成資料讀寫動作,QLC 則倍增至 16 級,PLC 更需要 32 級電壓變化,估計損耗及存取延遲比 TLC 及 QLC 更高。因此,Intel 主張 PLC 首先應用於企業儲存市場,以 PLC SSD 取代傳統磁性硬碟,讓大型企業、數據中心 (Datacenter) 等環境,有效節省儲存伺服器的電費開支。

傳統磁性硬碟採用機械式設計,磁碟及主軸馬達動作時非常耗電,而且產生一定熱力。相比之下,SSD 由快閃顆粒構成,沒有機械組件,因而耗電極低,即使 PLC,平均存取速度及反應延遲等,依然較傳統磁性硬碟優勝得多。Intel 同時透露,首批 PLC 快閃顆粒屬於 144-Layer 結構,採用浮動閘極 (Floating Gate) 晶片設計,官方解釋,雖然業界主流使用電荷捕獲 (Charge-Trapping Flash;CTF) 晶片設計,但浮動閘極的抗電磁干擾能力,較電荷捕獲類型更優良。

PLC 技術圖,右方「電壓 / 時間」變化圖表,每個讀寫周期有 32 級電壓變化。

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Source:ezone.hk、PC WorldLegit Reviews

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