Флэш-память НE-И: революция, которую никто не заметил

C момента своего появления в конце 80-х годов прошлого века флэш-память проделала длинный путь, и сегодня самым перспективным её типом является НЕ-И, или, по-английски, NAND.

Появившиеся в конце 80-годов XX столетия микросхемы, способные хранить информацию, не потребляя при этом электроэнергию, сегодня стали одним из самых распространённых средств переноса и хранения данных. Сильный толчок развитию флэш-памяти придала популярность карманных компьютеров и мобильных телефонов, которые сегодня невозможно представить без запаса "твёрдой" памяти. Флэш-память ныне можно встретить не только в КПК и мобильных телефонах, она широко используется в таких устройствах, как мультимедийные плееры, цифровые фото- и видеокамеры, GPS-навигаторы.

Однако самым распространённым видом флэш-памяти сегодня стал лишь один её тип - НЕ-И (или, по-английски, NAND), который уже заменяет миниатюрные жёсткие диски в портативных плеерах, а в обозримом будущем сможет прийти на смену и винчестерам в ноутбуках и настольных компьютерах. По прогнозам IDC, продажи накопителей для компьютеров на базе флэш-памяти НЕ-И к 2008 году вырастут на 34%, в то время как продажи обычных жёстких дисков увеличатся всего на 4%. Уже в текущем году, по данным iSuppli, в мире будет продано флэш-памяти на 20,6 миллиарда долларов, при этом большую часть из проданного будет приходиться на память типа НЕ-И.

Корпорация Intel официально представила флэш-память типа НЕ-ИЛИ (NOR) в 1988 году, а в следующем году компаниями Toshiba и Samsung была представлена память типа НЕ-И. Среди крупнейших производителей флэш-памяти в настоящее время можно назвать Intel, Samsung, Spansion и Toshiba. Постепенно NOR вытеснила с рынка микросхемы EPROM (СППЗУ) и EEPROM (ЭСППЗУ), которые применялись в различной электронике для хранения микропрограмм ("прошивок"). Однако с ростом требований к объёму и скорости работы твёрдотельной памяти на первый план вышла память другого типа - НЕ-И. Поскольку в мобильных телефонах стали чрезвычайно востребованными мультимедийные функции, фотосъёмка и возможность доступа в интернет, появилась необходимость в как можно более миниатюрных носителях данных, которые не только обладали бы большой ёмкостью, но и обходились недорого в производстве.

Впервые память НЕ-И появилась в мобильных телефонах высшего класса не так давно - в 2001 году. До этого в подобных аппаратах использовалась исключительно память типа НЕ-ИЛИ, и многие производители некоторое время продолжали устанавливать чипы этого типа в более дешёвые телефоны, где не требовалась большая ёмкость и высокая производительность встроенной памяти.

Главной причиной стремительного перехода на микросхемы типа НЕ-И послужило быстрое наращивание полезного объёма чипов этого типа. Всего пару лет назад максимальная ёмкость чипов НЕ-И не превышала гигабита, а сегодня на рынке доминируют микросхемы объёмом от 2 до 8 Гбит, при этом уже продаются 16-гигабитные чипы. Серьёзно увеличить ёмкость и производительность работы, а также снизить себестоимость производства позволили новые тонкие технологические процессы: если два года назад большая часть таких чипов выпускалась по 0,13-микронной технологии, то сегодня львиная их доля производится по 0,07-микронному техпроцессу, а в лабораториях разработчиков уже готовы образцы, рассчитанные на 0,05-микронную технологию. Стоимость одного гигабита полезной ёмкости памяти НЕ-И для крупнооптовых покупателей составляет сегодня, в среднем, от 5 до 7 долларов США, а одного гигабайта - от 40 до 56 долларов.

Приложения способны считывать данные быстрее из памяти НЕ-ИЛИ, однако память типа НЕ-И позволяет на значительно более высоких скоростях записывать и стирать записанные данные, что значительно важнее для таких устройств, как цифровые камеры или портативные плееры. Принцип работы памяти НЕ-ИЛИ сравним с принципом действия обычной оперативной памяти, где можно бысто получать доступ к произвольной части данных. Память типа НЕ-И больше похожа на жёсткий диск, где считывание и запись данных происходит последовательно блоками. К тому же, НЕ-И куда более устойчива к различным сбоям и более надёжна в роли накопителя. Иными словами, если для приложений больше подходит памяти НЕ-ИЛИ, то для хранения данных предпочтительнее именно памяти НЕ-И, а сегодня спросом пользуются именно устройства с высокой ёмкостью.

Фактически приговор флэш-памяти типа НЕ-ИЛИ подписала корпорация Intel, разработавшая этот тип памяти: в ноябре 2005 года она официально объявила о поддержке технологии НЕ-И и создала с компанией Micron совместное предприятие IM Flash Technologies, которое должно заниматься разработками в области памяти НЕ-И. О серьёзности намерений партнёров свидетельствует сумма, которую они в течение трёх лет намерены инвестировать в это предприятие - порядка 5,2 миллиарда долларов США.

Известно, что Intel планирует использовать память НЕ-И в своих мобильных системах. В платформу Santa Rosa войдёт технология под кодовым названием Robson, которая при помощи памяти НЕ-И и специальных алгоритмов кэширования позволит ускорить загрузку операционной системы и отдельных приложений, а также снизить энергопотребление за минимизации использования винчестера.

Представляется, что поддержка Intel обеспечит памяти НЕ-И ещё больше распространение. Помимо описанной технологии Robson, флэш-память может применяться и в целом ряде других случаев - к примеру, для надёжного регулярного резервного копирования системы и быстрого её восстановления. Наконец, в будущем, если будет решена проблема с ограничением по числу циклов записи, твёрдотельная память сможет полностью заменить привычные жёсткие диски. Такое решение позволит существенно снизить энергопотребление, а значит, заметно увеличить время автономной работы ноутбуков. Кстати, южнокорейская компания Samsung на выставке CeBIT 2006 уже продемонстрировала ноутбук без винчестера, но с 32-гигабайтным накопителем на базе флэш-памяти. В качестве же сменных носителей компактные "флэшки" используются уже не первый год.

В течение последних двух лет мы с вами были свидетелями настоящей революции в области хранения данных: флэш-память НЕ-И подешевела, как минимум, в четыре раза и стала в 16 раз более вместительной. Растёт число устройств, в которых флэш-памяти применяется в качестве единственного носителя данных - как постоянного, так и сменного. Знаковый момент - появление в сентябре 2005 года плеера Apple iPod nano на базе твёрдотельной памяти объёмом 2 или 4 Гбайта. Удивительно, но, несмотря на то, что всё это происходило на наших глазах, мало кто расценил это как революцию, хотя за гигабайтный флэш-драйв пару лет назад можно было просить целое состояние. Разбирая отсканированные фотоснимки, которые лет десять назад я сделал плёночным "Зенитом", я поймал себя на мысли, что тогда невозможно было даже представить, что сегодня появятся вполне доступные цифровые "зеркалки", обеспечивающие не менее, а то и более высокое качество съёмки и куда большую гибкость в настройках. Сейчас же прогресс ещё больше ускорился, так что трудно даже предположить, на каких компьютерах мы будем работать через десять лет и на чём будем хранить свои данные.