В Anobit разослали для тестирования несколько тысяч накопителей Genesis ведущим производителям систем хранения

У обычной флэш-памяти на многоуровневых ячейках износостойкость ограничивается примерно 3 тыс. циклами записи/стирания, а у созданного в Anobit накопителя Genesis этот параметр составляет свыше 50 тыс. циклов, что делает его пригодным для использования с реляционными СУБД и другими приложениями корпоративного уровня.

Накопитель предлагается в вариантах емкостью по 200 и 400 Гбайт. Обе модификации имеют интерфейс Serial ATA (SATA), но с помощью внешнего моста их можно подключать также по Serial-Attached SCSI (SAS) или Fibre Channel. По данным Anobit, накопитель обеспечивает устойчивую скорость последовательного считывания 220 Мбайт/с и устойчивую скорость последовательной записи 180 Мбайт/с.

Компания Anobit, основанная в 2006 году, получила свыше 40 млн долл. в результате венчурного финансирования. Надежность флэш-памяти NAND на многоуровневых ячейках инженерам компании удалось повысить благодаря специализированной микросхеме, названной ими Memory Signal Processor, которая реализует особый алгоритм коррекции ошибок.

Как объяснил Гилад Энгел, вице-президент Anobit, Memory Signal Processor обеспечивает дополнительный уровень коррекции ошибок наряду с традиционным методом Error-Correction Code, который используется во всех контроллерах SSD.

По утверждению Энгела, 200-гигабайтный накопитель Anobit выдерживает ежедневную запись до 2 Тбайт данных в течение пяти лет, а 400-гигабайтный — до 4 Тбайт. Оба устройства при записи обеспечивают 20 тыс. операций ввода/вывода в секунду, а при считывании — 30 тыс.
операций в секунду.

Накопители Genesis способны работать с блоками размером 512, 520 и 528 байт и снабжены энергонезависимой кэш-памятью, устойчивой к сбоям питания.

В Anobit не сообщают цен на свои накопители, заявляя лишь, что они будут весьма конкурентоспособными по сравнению с выпускавшимися до сих пор устройствами SSD корпоративного класса на одноуровневых ячейках.

Грегори Вонг, аналитик Forward Insigts, отмечает, что Anobit не единственная компания, нашедшая способ повысить надежность многоуровневой флэш-памяти NAND. К примеру, компания Sandforce выпускает процессоры, которые за счет компрессии данных и поддержки архитектуры RAID обходят ограничения, присущие многоуровневой флэш-памяти.

В Sandforce используют 24-разрядный код коррекции ошибок для 512-байтовых страниц, действующий по принципу анализа индивидуальных сигналов ввода/вывода. По утверждению Вонга, отличие технологии Anobit в том, что она более надежно различает сигналы при ухудшении их качества.

Ресурсоемкость механизмов аппаратного декодирования сигнала, используемых при коррекции ошибок, довольно высока. Некоторые  производители флэш-памяти NAND отводят на код коррекции до 7,5% площади микросхемы. Как утверждает Вонг, повышение мощности схем декодирования сигнала не только отнимает ресурсы, но и ухудшает соотношение сигнал/шум памяти.

Еще несколько лет тому назад топологический размер элемента микросхем флэш-памяти составлял 90 нм. Теперь же производители уменьшили этот показатель до 34 и даже до 25 нм. Например, компании Micron и Samsung пользуются процессом 34 нм, Toshiba — 32 нм, а в Intel недавно объявили о переходе к 25-нанометровой технологии.

Чем меньше размер элемента, тем больше данных вмещает микросхема. Ячейка памяти, сформированная с помощью 25-нанометровой литографии, в 3 тыс. раз тоньше, чем человеческий волос. Но с размером элементов уменьшается и толщина стен ячеек. Чем тоньше становятся стенки, тем сильнее они подвержены электрическим помехам, или так называемому шуму. Уровень шума по сравнению с объемом данных, успешно считываемых контроллером, определяет соотношение сигнал/шум микросхемы.

Для исправления ошибок чтения данных и применяется код коррекции ошибок. Чем выше доля ошибок, тем больший объем памяти уходит на корректирующий код. Процессор Anobit способен сохранить возможность считывания данных по мере увеличения количества ошибок в течение гораздо более продолжительного времени, чем традиционные схемы коррекции, отнимающие емкость флэш-памяти.

По оценке Вонга, Anobit стала первой компанией, коммерциализовавшей технологию обработки сигналов в контроллере, которая программным способом улучшает соотношение сигнал/шум, и поэтому считывание данных продолжается даже при усилении электрических помех.

«По моему убеждению, технологии обработки сигналов, подобные созданной в Anobit, будут необходимы для будущих поколений всех видов накопителей на флэш-памяти, а не только для SSD», — подчеркнул Вонг.

 Джим Хэнди, аналитик Objective Analysis, приветствует появление технологии, благодаря которой SSD стоит гораздо меньше, чем прежде, и отмечает, что 70% себестоимости твердотельного накопителя обычно приходится на флэш-память NAND. Поскольку плотность многоуровневой памяти вдвое-втрое больше, чем у одноуровневой, накопители более высокой емкости теперь можно будет выпускать по меньшей цене.

«Флэш-память NAND на одноуровневых ячейках становится все более редким продуктом, поскольку из-за высокой стоимости все меньше компаний занимаются ее выпуском», — добавляет Хэнди.

Как утверждает Энгел, несколько крупнейших мировых производителей флэш-памяти NAND, потребительской электроники и дисковых массивов уже применяют первое поколение технологии Anobit Memory Signal Processing в своих продуктах. 

Anobit получает заказы от хорошо известных производителей дисковых систем. В компании заявляют: «Мы уже разослали тысячи накопителей Genesis для тестирования и в ближайшие месяцы выпустим новые партии».

Напомним, многоуровневая флэш-память NAND чаще всего применяется в продуктах потребительского класса наподобие MP3-плееров и планшетных ПК, поскольку она почти вчетверо дешевле, чем одноуровневая. Если последняя позволяет хранить всего по одному биту в каждой ячейке, то многоуровневая — по два или три бита. Многоуровневая, однако, быстрее изнашивается.

Еще один способ, с помощью которого производители SSD борются с износом, состоит в применении специального программного обеспечения, равномерно распределяющего операции записи по накопителю, чтобы предотвратить быстрый выход из строя индивидуальных блоков или ячеек. Однако данный метод используют все компании по выпуску твердотельных накопителей.

По убеждению Хэнди, благодаря технологии Anobit Memory Signal Processing память на многоуровневых ячейках можно будет применять в высокопроизводительных твердотельных накопителях, вследствие чего откроется возможность снизить стоимость SSD, рассчитанных на использование в центрах обработки данных.