Флэшка будущего
Новые носители информации грозят полностью вытеснить видеодиски
Время CD- и DVD-дисков уходит в прошлое, говорится в свежем пресс-релизе Spansion (дочернее предприятие компании AMD). На смену этим устаревшим носителям мультимедийного контента идет новейшая высокоплотная флэш-память, которую можно использовать в сменных картах памяти, mp3-плеерах, переносных USB-накопителях и еще много где. Более того, как обещает компания, новый носитель будет относительно дешевым. Новый тип запоминающего устройства, основанный на технологии четырехбитной записи в ячейки памяти, грозит произвести настоящую революцию в мире «железа». Впрочем, Spansion не единственная компания, обещающая грядущие перемены. Со своей собственной технологией четырехбитной ячейки готовы выйти на рынок ведущие производители флэш-памяти SanDisk и Samsung.
Преимущества флэш-носителей перед обычными жесткими дисками широко известны: мобильность, компактность, высокая скорость записи и считывания данных, низкое энергопотребление. «Добавлю к плюсам флэш-носителей еще и прочность, а также длительный жизненный цикл, — рассказывает РБК daily менеджер по продажам Samsung Александр Неретин. — Настолько длительный, что, например, фирма Transend дает пожизненную гарантию на свои изделия. Единственный действительно значительный минус флэш-памяти — ее цена.
С другой стороны, есть люди, готовые платить деньги за более высокую производительность и мобильность используемых устройств. Разумеется, с годами носители этого типа значительно упали в цене; можно прогнозировать, что и в дальнейшем их цена будет снижаться».
В настоящее время этот вид памяти настолько востребован и перспективен, что любая фирма, хоть как-то причастная к разработке этого вида носителей, спешит назвать себя «ведущим производителем флэш-памяти». Среди действительно крупных игроков на флэш-рынке — Samsung Electronics (по данным за вторую половину 2005 года, на ее долю приходится около 60% мирового рынка флэш-памяти наиболее востребованного типа NAND), Toshiba, Spansion (AMD-Fujitsu), Intel, STMicroelectronics.
Ячейка флэш-памяти представляет собой транзистор, способный удерживать электроны и хранить их в течение нескольких лет. Запись в ячейки происходит при помощи специального электрического разряда, позволяющего многократно изменять содержимое каждой из них. Как известно, flash по-английски означает как «вспышка», так и «мгновенный» — специалисты компании Toshiba, в конце 80-х давшие имя новому типу памяти, таким образом скаламбурили. «Флэш-память может быть внедрена практически во всех устройствах, где речь идет о цифровых технологиях, — говорит г-н Неретин. — В том числе и в обычных компьютерах — правда, пока острой необходимости в замене винчестеров более дорогим видом памяти нет». Миниатюризация флэш-памяти и рост ее емкости позволят настолько увеличить объемы информации, хранимой мобильными устройствами, что в память сотовых телефонов можно будет записать фильмы, а ноутбуки смогут работать в автономном режиме вдвое дольше.
В настоящее время можно выделить две основные структуры построения флэш-памяти: на основе ячеек NOR и NAND. Структура NOR состоит из параллельно соединенных ячеек хранения информации, обеспечивающих произвольный доступ к любой ячейке и побайтовую запись данных. Структура NAND же использует последовательное соединение ячеек, формирующее многоуровневую иерархию элементов памяти. При таком построении массива памяти обращение к отдельным ячейкам невозможно, зато NAND позволяет значительно быстрее оперировать относительно крупными массивами данных.
Различия в организации структуры между NOR и NAND накладывают существенный отпечаток на их характеристики и, следовательно, на применение. «Эти два типа памяти используются в разных устройствах, — пояснили РБК daily в Intel. — Там, где нужна высокая надежность и длительный жизненный цикл (мобильные телефоны, встроенная память, бытовая электроника), используется NOR. А в устройствах, где требуются быстрое считывание и запись информации (цифровые фотоаппараты, видеокамеры и плееры), используется NAND. Разумеется, рынок NAND-устройств гораздо шире».
Помимо более быстрого доступа к ячейкам памяти NAND-носители обладают еще и более высокой плотностью размещения ячеек на кристалле, что позволяет получить большую емкость при одинаковых технологических нормах. Последовательная организация ячеек обеспечивает высокую степень масштабируемости, что делает NAND-флэш лидером в гонке наращивания объемов памяти. «Внедрение флэш-памяти сейчас переживает настоящий бум и развивается сразу по нескольким направлениям, — отмечают в Intel. — Одним из самых перспективных направлений является использование флэш-памяти в ноутбуках — легкий и обладающий меньшим энергопотреблением носитель способен в будущем вытеснить обычный винчестер».
В конце 2006 года Samsung Electronics анонсировала выпуск на южнокорейский рынок первого ноутбука с флэш-винчестером на 32 Гб. Твердотельный накопитель обеспечивает скорость записи 28 Мб/с и чтения 53 Мб/с, что значительно превышает показатели традиционных жестких дисков, обладая при этом более высокой надежностью (благодаря отсутствию подвижных частей) и пониженным энергопотреблением. Весит накопитель всего 15 г — приблизительно в четыре раза меньше, чем 1,8-дюймовые жесткие диски. «За ноутбуками, использующими флэш-носители, вне всякого сомнения, будущее, — говорит Александр Неретин. — Единственный вопрос: успеет ли емкость флэш-памяти угнаться за «весом» программ и особенно операционных систем, который регулярно увеличивается?
Сложный вопрос. Пока что «вес» той же Windows растет опережающими темпами. Во всяком случае, в ближайшие годы о полном вытеснении флэш-памятью жестких дисков говорить не приходится». Как быстро в ближайшие годы будет расти емкость флэш-носителей? Делая прогнозы, эксперты обычно ссылаются на закон Мура.
В 1965 году один из основателей корпорации Intel Гордон Мур сделал важное наблюдение: новые модели микросхем разрабатываются спустя примерно одинаковые периоды — через 18—24 месяца после появления своих предшественников, а их емкость за этот период возрастает примерно вдвое. Наблюдение, касающееся интеграции кремния, впоследствии блестяще подтвердилось: закономерность продолжает работать и в наше время, являясь основой для многочисленных прогнозов роста производительности. Впрочем, эволюция NAND-памяти даже обгоняет прогнозы, основанные на законе Мура: кристаллы емкостью 4 Гбит Samsung Electronics анонсировала в сентябре 2003 года и с тех пор фирме постоянно удавалось ежегодно удваивать емкость модулей памяти: последовательно выпускались пять поколений флэш-памяти NAND — 256 Мбит в 1999 году, 512 Мбит в 2000-м, 1 Гбит в 2001-м, 2 Гбит в 2002-м, 4 Гбит в 2003-м, 8 Гбит в 2004-м и 16 Гбит в 2005 году. Ускоренные темпы роста емкости объясняются использованием так называемого 70-нанометрового технологического процесса, позволяющего Samsung производить самые маленькие по размеру ячейки памяти — площадью всего 0,025 кв. мкм.
Препятствием на пути соблюдения закона Мура может стать некий технологический барьер: старые технологии могут оказаться бесполезными для дальнейшего наращивания объемов памяти — будут ли созданы новые? «Информация о пределах возможности роста объемов флэш-памяти, как правило, закрытая: фирмы держат ее в секрете, — сообщил РБК daily Алексей Харламов, консультант по аудио- и видеотехнике информационного центра компании Samsung. — Равно как и о технологиях, которые разрабатываются в их недрах». Вся надежда лишь на то, что изобретательность разработчиков в ближайшие годы не оскудеет. «Закон Мура не технический, а, скорее, гуманитарный: ведь речь идет именно о возможности людей разрабатывать новые технологии, — рассказал нашему изданию директор по архитектуре Intel, член-корреспондент РАН Борис Бабаян. — И все же это именно практический закон, его самое замечательное качество в том, что он действительно работает. Вот почему и инженеры, и экономисты еще долго будут им пользоваться в своих расчетах. Что касается отдаленного будущего, то я не стал бы создавать умозрительные построения».
