ReRAM: technologia znacznie przyspieszy dyski SSD i wydłuży ich żywotność

Japońscy naukowcy połączyli zalety nowej technologii ReRAM z stosowaną w dyskach SSD technologią NAND. Co powstało z tego połączenia? Pierwsze testy wskazują, że takie hybrydowe dyski SSD są 11 razy wydajniejsze podczas zapisu, a także mają prawie 7 razy większą żywotność.

Wysoka podatność dysków SSD na zużycie to temat, który spędza sen z powiek wielu osób. Choć obecnie stosuje się liczne technologie optymalizacji zapisu, które zapobiegają konieczności szybkiej wymiany dysku SSD na nowy, to nie ulega wątpliwości że problem istnieje.

Mniej istotny dla domowego użytkownika, ale bardzo palący w przypadku zastosowań serwerowych gdzie obciążenie operacjami zapisu jest bardzo duże, a to właśnie zapis danych jest tym, czego dyski SSD obawiają się najbardziej.

Czy można zatem zwiększyć żywotność dysku SSD, a zarazem móc ograniczyć się do tańszej technologii MLC? Konstrukcja zespołu inżynierów z Uniwersytetu w Chuo, którym kieruje profesor Ken Takeuchi, pokazuje, że są nadzieje.

Aby poprawić parametry typowego dysku SSD zdecydowano się na zastosowanie dodatkowej nieulotnej pamięci wykonanej w technologii ReRAM. Prototypowy hybrydowy dysk SSD o pojemności 256 GB ma 1 GB takiej pamięci. ReRAM pełni zarówno rolę pamięci podręcznej jak i nieulotnej pamięci masowej.

Pamięć ReRAM i NAND została połączona wielowarstwowo z wykorzystaniem technologii TSV

Pamięć ReRAM cechuje duża szybkość dostępu w przypadku losowego odwoływania się do jej zawartości. Dzięki temu udało się wykorzystać ją nie tylko do optymalizacji procesu zapisu danych, który zwiększa wydajność pracy SSD.

Zastosowanie ReRAM jako pamięci nieulotnej znacząco zmniejszyło obciążenie komórek NAND operacjami zapisu. Na jedną operację zapisu w pamięci NAND przypada 30 zapisów w pamięci ReRAM.

Porównanie wymaganych parametrów pracy dla pamięci NAND i ReRAM

Hybrydowy dysk wykorzystuje kilka algorytmów, które optymalizują jego pracę.

• AF (anti-fragment) - zmniejsza liczbę losowych odwołań i zapisów w pamięci NAND
• RAAF (reconsider as a fragmentation) – umożliwia efektywne nadpisanie niewielkiej ilości danych kopiując część danych (tak zwaną stronę) do pamięci ReRAM
• MRU (most recently used table) – przechowuje najczęściej wykorzystywane dane w pamięci ReRAM

Testy przeprowadzone na hybrydowym dysku SSD z pamięcią ReRAM dały następujące wyniki.

• zużycie energii spadło o 93%
• wydajność podczas zapisu danych wzrosła 11-krotnie
• czas życia dla dysku wyniósł 6,9 raza więcej niż w analogicznej konstrukcji pozbawionej dodatkowej pamięci ReRAM

Na razie wyniki badań czeka prezentacji na konferencji VSLI Circuits, a potem... Potem zobaczymy co z tego wyniknie.

Ken Takeuchi podkreśla korzyści płynące z wydłużonej żywotności hybrydowych dysków SSD. Nawet jeśli weźmiemy pod uwagę duży koszt pamięci ReRAM, które są absolutną nowością i jeszcze czekają na rynkowy debiut.

Więcej o technologiach pamięci:

• Pamięci flash i dyski SSD z memrystorami w 2013 roku
• Tranzystor z kanałem próżniowym: stara technologia lamp w nanoskali
• Układy elektroniczne budowane przez magnetyczne bakterie
• Seagate: dyski twarde HDD o pojemności 60 TB dzięki HAMR
• Hitachi: musimy nauczyć się korzystać oszczędnie z pamięci masowych - Hubert Yoshida

Źródło: techon, Samsung (foto)