Специалисты полупроводниковой отрасли знают, что техногигант Samsung намеренно не создавал микросхемы флэш-памяти с архитектурой QLC NAND (хранящих 4 разряда данных в одной ячейке) в рамках поколения 64-слойной памяти V-NAND. Но в случае с 96-слойной V-NAND вендор поменяет свой подход и станет предлагать SSD на основе микросхем с архитектурой QLC для серверов и ПК. На японском ресурсе SSD Forum южнокорейский чеболь раскрыл первые подробности о своих будущих QLC-накопителях.
Главным преимуществом флэш-памяти 3D QLC NAND по сравнению с 3D TLC NAND является увеличенная на 33% плотность хранения данных, и, следовательно, более низкая стоимость их хранения (при условии примерно одинакового уровня выхода годных микросхем). Как следствие, первыми накопителями на базе 3D QLC V-NAND производства Samsung станут модели большой ёмкости для клиентов, которым требуется хранить существенные объёмы данных и которые более заинтересованы в увеличении плотности хранения, чем в максимально возможной производительности.
Samsung уже более года работает над твердотельным накопителями повышенной ёмкости с интерфейсами SAS/U.2 на основе QLC V-NAND. Такие SSD предназначены для приложений типа WORM (write once, read many; однократная запись, многократное чтение), не оптимизированных для быстрой записи, но явно превосходящих по производительности массивы на жёстких дисках. В Samsung ожидают, что их первые накопители на базе QLC V-NAND с интерфейсом PCIe/NVMe обеспечат скорость последовательного чтения до 2500 Мбайт/с, тогда как их скорость случайного чтения составит 160 тысяч IOPS. Подобный уровень производительности многократно выше такового у жёстких дисков со скоростью вращения шпинделя 10 тысяч оборотов в минуту. Впрочем, очевидно, что SSD высокой ёмкости на основе флэш-памяти QLC NAND должны заменять множество жёстких дисков, работающих в RAID-массиве. Потому сравнение производительности одного твердотельного накопителя с HDD ёмкостью 2,4 Тбайт не слишком корректно, особенно если учитывать фактор потребления энергии.
Ещё одним семейством продуктов Samsung на базе флэш-памяти 3D QLC V-NAND будут твердотельные накопители ёмкостью более 1Тб для клиентских ПК. Эти SSD будут использовать интерфейс SATA и обеспечат последовательную скорость чтения и записи около 520 Мбайт/с (при использовании SLC-кеширования), что соответствует сегодняшним недорогим твердотельным накопителям. Samsung пока не раскрывает, когда подобные устройства станут доступны, но отметили, что клиентские SSD ёмкостью 1Тб и более перейдут в разряд широко распространённых примерно в 2020 году, в основном из-за появления флэш-памяти QLC 3D NAND.
В то же время Samsung не ожидает, что QLC NAND в ближайшее время заменит TLC NAND как основной тип флэш-памяти для SSD. QLC NAND требует более дорогих контроллеров со значительно более высокой производительностью, чтобы гарантировать надлежащую износоустойчивость. Таким образом, преимущество относительно недорогой (в пересчёте на Гбайт/$) памяти могут быть нивелированы в клиентских SSD стоимостью контроллеров.
Samsung Discloses First Details About QLC-Based Client & Server SSDs
It is not a secret that Samsung deliberately avoided QLC NAND with its 64-layer V-NAND flash, in the process citing various reasons. With its 96-layer V-NAND however, the company is changing its approach and is going to offer QLC-based SSDs for client and server computers. At the Samsung SSD Forum in Japan the company disclosed the first details about the upcoming drives.
The key advantage of 3D QLC NAND over 3D TLC is of course a 33% higher storage density and therefore a lower per-bit storage cost (assuming a similar yield). Therefore, the first drives to adopt Samsung’s 3D QLC V-NAND will be high-capacity SSDs for those customers who need to store a lot of data and may not be that interested in the maximum performance.
Samsung has been openly working on ultra-high-capacity SAS/U.2 SSDs based on QLC V-NAND memory for well over a year now. These drives will be used for WORM (write once, read many) applications not optimized for fast writes, but clearly outperforming HDD-based arrays. Samsung expects its first QLC-powered NVMe drives to offer up to 2500 MB/s sequential read speed as well as up to 160K random read IOPS, significantly outperforming high-end 10K RPM HDDs. Evidently, high-capacity QLC-based SSDs are supposed to substitute multiple 10K RPM hard drives working in a RAID array, so comparing performance of a single SSD to a 2.4 TB HDD may not be too representative, especially when power consumption is taken into account.
Another lineup of Samsung’s products to use 3D QLC V-NAND will be client SSDs featuring capacities higher than 1 TB. These drives will use a SATA interface and will offer sequential read and write performance of around 520 MB/s (when SLC write caching is enabled), according to details that Samsung disclosed at its SSD Forum. Samsung does not disclose when such drives are set to become available, but the company says that Terabyte-class client SSDs will become mainstream in 2020 because of QLC V-NAND.
In the meantime, Samsung does not expect QLC V-NAND to replace TLC V-NAND as the mainstream type of flash memory any time soon. QLC NAND requires more expensive controllers with considerably higher processing capabilities to guarantee a proper endurance. Therefore, the low-cost per-bit advantages of memory may not be that obvious on client SSDs.
