NEO 半导体推出 X-NAND，兼顾 SLC 的速度和 QLC 的密度

NAND闪存诞生这么多年，它的发展一直没有停下来，基本上都是追求跟高的存储密度，所以从最初的SLC一直发展到现在的QLC，虽然存储密度大幅度提升，但论性能的话还最初的SLC更快。在2020年闪存峰会上，NEO半导体首席执行官兼创始人Andy Hsu介绍了他们公司的新X-NAND闪存架构，新的架构有望把SLC的速度与QLC的高密度与低价结合在一起。

消息来自tomshardware，该公司称X-NAND的随机读写与写入比QLC闪存快三倍，连续读取快27倍，连续写入快14倍，从性能来看确实非常之快。

此外芯片的尺寸更小，Die Size只有同样16 planes的NAND闪存的37%，这样就可以有更好的灵活性，可以根据实际需要缩减芯片的尺寸，而且X-NAND在较小的尺寸下依然有较高的并行性，就像智能手机或者M.2 SSD上看到的那样，可以在不影响耐用性和成本的情况下实现这一目标，而且它的功耗非常低。

现在的QLC SSD严重依赖SLC Cache，因为QLC的原始写入速度实在太低了，所以QLC SSD基本上都会利用它的容量优势配备大容量SLC Cache，在消费级市场上通常来说写入压力不会很大，所以有足够的空闲时间把SLC缓冲区搬运到QLC闪存上存储，但企业级负载就没有这样的时间了。X-NAND允许同时进行SLC和QLC写入模式，这样就能让闪存一直保持SLC的性能。

西数预计到2024年闪存市场上QLC的份额可能高达50%，X-NAND的设计目标是确保使用现有NAND的方案，传统的NAND工艺无需进行结构更改，没有额外的制造成本，并且可以通过快速采样开发，该设计旨在加快QLC的推广应用，特别是在数据中心市场，让QLC的性能不再是瓶颈。

同时X-NAND对编程与擦除策略进行了修改，这样可以提高QLC闪存的耐用性，X-NAND把页面缓冲区从16KB改到1KB，不过Plane的大小可以做到16倍。

Plane是闪存的最小单位，每个Die里面有一个或者多个Plane，页面缓冲区保存总线与闪存之间保存的数据。闪存芯片被划分为保护位线或单元串的Plane，因此Plane划分可以减少位线的长度，从而有助于提高性能。通过在相邻位线之间进行屏蔽以减少读取或验证编程时的建立时间，可以进一步增强此技术。由于可以并行编程多达十六个位线，因此提高了写入性能。

X-NAND具有六个主要功能：多位线写入，多Plane QLC编程，编程挂起，多BL读取，单锁存QLC读取以及SLC/QLC并行编程。取决于实现方式，由于可以在编程序列中使用多个Plane，因此可以大大提高程序的吞吐量。

使用多个存储体可以同时进行SLC和QLC编程，从而确保SLC页面永远不会满载，同时可以以SLC速度将数据转存到QLC页面。程序允许使用内部共享的页间缓冲区数据线或I/O总线来最大程度地减少额外的延迟。通过使用Plane锁存每个位线的读取来改进读取，并且可以像DRAM一样用非破坏性的方式来刷新数据。

X-NAND可以与任何数量的现有NAND配合使用，从而提高了灵活性并简化了转换。NEO半导体希望该技术具有成本效益，快速且易于在现有设计中实施，该公司表示，它对于像QLC这样的高密度闪存特别有用，因为它可以利用高容量，兼顾高性能和较小的芯片面积，同时又有良好的耐久性和功耗，该技术针对嵌入式设备、AI和云，包括NAS、数据中心和边缘计算。