Az NAND Flash lapkák fejlesztői folyamatosan dolgoznak azon, hogy a termékek adatsűrűsége egyre magasabb lehessen, amelynek eredményeként az SSD meghajtók és kártyák adattároló kapacitása meredeken emelkedhet, így idővel az egy gigabájtra jutó bekerülési költség csökkenhet, vagyis az SSD-k egyre inkább vonzó választásnak bizonyulhatnak a merevlemezekkel szemben – utóbbiakat viszont egyhamar nem szorítják ki a piacról, főleg az archiválásra használt megoldások szegmenséből.
A laborokban folyamatosan zajlanak a vizsgálatok azzal kapcsolatban, hogy a jövőben milyen irányba induljanak el a cégek, milyen új technológiákat emeljenek be a mindennapokba, amelyeknek köszönhetően a fentebb említett célhoz egyre közelebb lehet kerülni. A Kioxia mérnökei az International Memory Workshop 2022 alkalmával egy érdekes koncepciót mutattak be, ami egyelőre még csak laborkörülmények között működőképes, ott is csak igen-igen speciális környezetben, ám idővel megtalálhatják a módszert arra, hogy normál felhasználás esetén is szóba jöhessen az új technológia köré épülő NAND Flash lapka.
A mérnökök egy eléggé rendhagyó, cellánként 7 bitnyi adat tárolására képes megoldást készítettek, ami speciális felépítéssel rendelkezik. Mielőtt erre kitérnénk, érdemes pár szót ejteni a cellánként eltárolandó bitek számának növelésével kapcsolatban. Anno, mikor az SLC, azaz cellánként egy bitnyi adat tárolására képes NAND Flash lapkák megjelentek, az SSD vezérlőnek még viszonylag egyszerű dolga volt, ugyanis két feszültségszinttel különböztethette meg a 0 és az 1 értékeket, amelyeket a NAND Flash cella tárolt. Igen ám, de a 2000-es évek elején megérkeztek a cellánként két bitnyi adat tárolására képes MLC NAND Flash lapkák, ahol már bonyolódott a helyzet, hiszen kettő a másodikon, azaz 4 feszültségszint megkülönböztetésére volt szükség, amihez nagyobb teljesítményű, fejlettebb SSD vezérlőt fejlesztettek.
A bitek számának növekedése az SSD vezérlő komplexitását is növelte, így például a mai QLC NAND Flash memórialapkáknál, amelyek cellánként 4 bit adat tárolására képesek, már kettő a negyediken, azaz 16 feszültségszint megkülönböztetésére van szükség, így a vezérlő is még nagyobb teljesítményű és még bonyolultabb lett. Lényegében a cellánként eltárolható bitek számának növekedése a feszültségszintek exponenciális növekedését hozza, így a Kioxia új fejlesztésénél, ami már cellánként 7 bitnyi adat eltárolását teszi lehetővé, kettő a hetediken, azaz 128 feszültségszinttel kell dolgoznia a vezérlőnek.
A cellánként hét bitnyi adat tárolásához egykristályos szilíciumcsatornát kellett építeni, az ugyanis alacsonyabb elektromos ellenállással rendelkezik, mint a polikristályos szilícium, így az „adatrögzítés” egyszerűbben elvégezhető. További előny, hogy az említett egykristályos szilíciumcsatorna esetében a tranzisztorok szivárgási árama és az olvasási zaj is kisebb, valamint a cellatranzisztorok karakterisztikája is kedvezőbb a cél szempontjából nézve.
Mivel ilyen NAND Flash cellák nem állnak rendelkezésre alap esetben, a Kioxia mérnökei maguk készítették el őket, ám működtetésükhöz folyékony nitrogénbe történő mártásra volt szükség annak érdekében, hogy az anyagok stabilizálódjanak, az újraírási ciklusokat tovább bírják, valamint kevesebb csatornaszigetelő filmet kelljen használni és a feszültségigény is alacsonyabb lehessen.
A laborkörülmények között működő speciális kísérleti lapka körül azért felmerült néhány kérdés. Egyrészt találni kell olyan alapanyagokat és technológiákat, amelyekkel normál körülmények között is használhatóak a cellánként 7 bitnyi adat tárolására képes NAND Flash chipek, másrészt ki kell fejleszteni olyan SSD vezérlőket, amelyek képesek 128 feszültségszint pontos megkülönböztetésére. Jelenleg a vezérlő jelenti a nagyobb problémát, ugyanis a fenti feladathoz igen komplex megoldásra van szükség, ami meglehetősen drága lehet, így pedig hiába kínálnak jelentősen nagyobb adattároló kapacitást a cellánként 7 bitnyi adat tárolására képes megoldások, ha az árelőnyt bőven elviszi a jóval drágább SSD vezérlő.
A 7-bites NAND Flash lapkák egyébként az 5-bites PLC NAND Flash lapkákhoz képest 40%-kal magasabb adatsűrűséget kínálnak, ám a Western Digital szerint még utóbbiak is csak éppen hogy használatban lesznek 2025 után, első körben pedig természetesen az üzleti szegmensben próbálhatnak szerencsét. Ezek alapján a cellánként 6-7 bitnyi adat tárolására képes megoldásokra még elég sokat kell várni ahhoz, hogy a mindennapokban is találkozhassunk velük az üzletek polcain.
