Deze nieuwe Samsung chips gaan nog grotere SSD's mogelijk maken

Sinds Samsung - en andere geheugenfabrikanten - ervoor kozen 'de hoogte in te gaan' met hun geheugenchips, volgen nieuwe generaties elkaar vlot op. Inmiddels is Samsung bij de negende generatie aangeland, die meer dan tien keer zoveel lagen bevat als de eerste versie van de 3D V-NAND flashopslag. Op een presentatie de ISSCC beurs op 20 februari in San Francisco zal het bedrijf naar verluidt nieuwe geheugenchips tonen met maar liefst 280 lagen. Met deze zogeheten 280-laags qlc chips is weer een hogere geheugendichtheid mogelijk, en dat zorgt weer voor grotere en verhoudingsgewijs goedkopere ssd's.

Samsung 3D V-NAND: van 24 naar 280-laags QLC chips voor SSD's

Deze nieuwe generatie van Samsung is zoals gezegd de negende. Dit V9-geheugen heeft ongeveer 18% meer lagen dan de voorgaande generatie, niet geheel verrassend V8. Die bestond uit 236 lagen en is in 2022 geïntroduceerd. Dat was precies 10 jaar sinds de eerste generatie 3D V-NAND van Samsung. Destijds had die slechts 24 lagen, maar dat was toch een revolutionaire ontwikkeling.

De reden voor het opbouwen van flashgeheugen uit lagen is dat het een effectieve manier is om de dichtheid van het geheugen te verhogen. Oftewel, de hoeveelheid data die per chip kan worden opgeslagen. Waar bij processors en gpu’s met name winst wordt gemaakt door het verkleinen van het productieprocedé, is dit niet zo effectief in het geval van nand-geheugen. Dit wordt al de nodige jaren steevast geproduceerd op 10 tot 16 nm processen. De reden daarvoor is weer, dat het opslaan van data in nog kleinere geheugencellen tegen natuurkundige grenzen aanloopt. De oplossing: de geheugenlagen stapelen. Daarmee kan op hetzelfde oppervlak, toch meer informatie worden bewaard.

Samsung V9 280-laags QLC 3D V-NAND: hogere dichtheid én snelheid

De nieuwe generatie qlc flashgeheugen met 280 lagen moet een dichtheid hebben van 28,5 Gbit per vierkante millimeter. Dat lijkt 40% hoger te zijn dan het nu gangbare qlc-nand. Per geheugenchip zou dit een capaciteit van 1 Tbit betekenen, oftewel 128 gigabyte per chip.

Naast de toename in dichtheid is ook de snelheid verhoogd. Dat is een prestatie op zich, want al die individuele lagen ook bereiken is een aparte uitdaging. Om deze hoeveelheid lagen te bereiken is het nodig dat twee chips exact op elkaar worden geplakt, een proces dat double-stacking heet. Waar de 8e generatie nog 2,4 Gbit/s behaalde, moet de 9e generatie uitkomen op 3,2 Gbit/s.

Andere fabrikanten werken dit jaar aan triple-stacking, waarmee ze drie chips op elkaar plakken. De hoeveelheid lagen die uit een enkel stukje wafer gehaald kunnen worden is beperkt. Het ‘stacken’ oftewel stapelen van de chips is nodig om zo’n grote hoeveelheid lagen te bereiken. Samsung maakt sinds 2019 gebruik van double-stacking, dat het introduceerde met de 176-laags V7-generatie. Vanaf de V10-generatie zal Samsung ook gebruik maken van triple-stacking, om tot boven de 400 lagen te komen. Tegen 2030 wil Samsung flashopslag met 1000 lagen produceren.

Wat betekent dit voor de capaciteit, snelheid en prijs van SSD's?

In principe maken deze verbeteringen flink hogere capaciteiten mogelijk in ssd’s. Zo is het goed mogelijk dat ssd's met vier en acht terabyte gangbaarder én worden. Toch vallen daarbij kanttekeningen te maken.

Het nieuwe geheugen zal waarschijnlijk zorgen voor grotere en snellere ssd’s. Niet per se een verhoging van de maximumsnelheid, want die hangt van meer factoren af. Zoals de verbindingssnelheid met de computer (de pci-express bus). Voor verhoging van de maximumsnelheid is sowieso de pci-express 5.0 standaard vereist; de limiet van 4.0 is geruime tijd geleden al bereikt. Daarnaast is een snelle controller nodig. Los daarvan is qlc doorgaans niet het snelste geheugen; bij dit type worden vier bits per cel weggeschreven, wat langzamer gaat dan bij tlc (drie bits per cel). De kans is dan ook groter dat met name de snelheid bij goedkopere ssd's omhoog zal gaan. Dat is per saldo ook goed nieuws.

Of het ook leidt tot lagere prijzen, is afwachten. Een hogere dichtheid betekent over het algemeen een lagere prijs per GB. Of dat ook bij deze nieuwe generatie 280-laags qlc opgaat, moet nog blijken. De verschillende fabrikanten van halfgeleiders zijn al enige tijd hun productie aan het terugschroeven, met als doel de prijzen van ssd’s te verhogen. Daarnaast is een nieuw productieproces doorgaans complexer, tijdrovender en dus duurder. Aavankelijk zullen de nieuwe chips meer kosten. Uiteindelijk is een verdere prijsdaling wel te verwachten, maar de kans is groot dat we die pas volgend jaar of zelfs later gaan zien.

Op dit moment zijn de prijzen van ssd's al aantrekkelijker dan ooit, dus heel erg is het niet dat goedkopere grotere ssd's misschien nog wat op zich gaan laten wachten. Vooral mensen die hun harde schijven vaarwel willen zeggen, zullen vermoedelijk de toekomstige generatie verwelkomen. Voor liefhebbers van moderne, grote games zijn grotere ssd's een uitkomst.