SSD : la 3D NAND QLC arrive, Intel lance son 545s avec de la TLC sur 64 couches

Vivement la 4D
SSD : la 3D NAND QLC arrive, Intel lance son 545s avec de la TLC sur 64 couches
Crédits : jamesbenet/iStock

Les choses bougent dans le petit monde des SSD : Western Digital et Toshiba annoncent tous les deux leurs premières puces de 3D NAND avec quatre bits par cellule (QLC). De son côté, Intel annonce la disponibilité commerciale du premier SSD avec de la 3D NAND TLC (trois bits par cellule) sur 64 couches : le 545s de 512 Go.

En l’espace de quelques heures, les annonces autour de la mémoire flash se sont emballées. Il est notamment question des premières puces de NAND QLC avec quatre bits par cellule, contre trois pour la TLC, deux pour la MLC et un seul pour la SLC. Western Digital était le premier à ouvrir le bal, suivi par Toshiba... sur fond de guerre au sujet de leurs co-entreprises.

Dans tous les cas, la NAND QLC n’est pas vraiment une nouveauté. En 2009 déjà, SanDisk annonçait ses cartes mémoires X4 avec de telles puces. Depuis, cette technologie est restée relativement discrète, les fabricants de SSD misant sur la NAND TLC et l’empilement de couches (NAND 3D, ou V-NAND chez Samsung) pour augmenter les capacités et aussi réduire les coûts.

Depuis deux ans, Toshiba revient sur le sujet et présente des prototypes de SSD avec de la NAND QLC aux Flash Memory Summit de 2015 et de 2016. Mais c’est finalement Western Digital qui lui grille la priorité sur le terrain des annonces officielles.

NAND 3D QLC en approche pour 2017, production de masse en 2018

Dans un communiqué, le constructeur indique en effet qu'il a « réussi à développer la première puce NAND 3D de l'industrie avec 96 couches » : la BiCS4. Pour rappel, les précédentes annonces (tous constructeurs confondus) faisaient état de 48, 64 ou 72 couches. Plus intéressant, le fabricant indique au passage que ses puces seront disponibles avec 3 bits (TLC) ou 4 bits (QLC) par cellule.

Les premières puces auront une capacité de 256 Gb (32 Go), mais il est ensuite prévu de grimper jusqu'à 1 Tb (128 Go), toujours avec une seule puce. La technologie qui sera utilisée –TLC ou QLC – n'est pas précisée par Western Digital pour le moment.

Il affirme que l'échantillonnage auprès de ses partenaires débutera au cours de la seconde moitié de l'année, tandis que la « production initiale » est attendue pour 2018... sans plus de précision. Un calendrier bien large qui laisse une grande marge de manœuvre au constructeur. Il faudra donc être patient avant de voir arriver les premiers SSD QLC. Il sera alors temps de vérifier leurs performances, leur endurance et surtout leur prix.

3D NAND W'estern Digital

Toshiba empile 16 dies pour arriver à 1,5 To

Le lendemain, Toshiba lui répondait du tac au tac en annonçant « la première mémoire flash 3D QLC du monde ». Il ajoute que des puces de 768 Gb (96 Go) seront disponibles dès le mois de juillet pour les partenaires qui voudraient tester leur intégration.

Le fabricant proposera également des puces de... 12,288 Tb (soit tout de même 1,5 To, excusez du peu) en empilant 16 dies au sein d’un même package. Des échantillons seront exposés au Flash Memory Summit de 2017 qui se tiendra du 7 au 10 août à Santa Clara. 

Pour rappel, Micron a également annoncé qu'il travaillait sur de NAND QLC, sans donner aucun détail supplémentaire si ce n'est qu'il s'agissait d'une demande du marché. Toshiba, Western Digital et Micron sont d'accord sur un point : ils ne donnent aucune indication sur les performances que l'on peut attendre avec les puces QLC.

Western Digital et Toshiba : je t’aime, moi non plus

Ces deux annonces coups sur coup ne sont pas étonnantes puisque Toshiba et Western Digital (avec sa filiale SanDisk) sont partenaires sur le développement des puces de NAND via des coentreprises... ce qui n’est d’ailleurs pas sans poser quelques soucis puisque Toshiba veut se séparer de sa branche mémoire afin de renflouer ses caisses mises à mal par sa déroute sur le nucléaire. Mais le second ne compte pas laisser faire cette opération, du moins sans récupérer un pécule au passage, ce qui agaçe le premier. Affaire à suivre.

À y regarder de plus près, on remarque que Western Digital cite à deux reprises son concurrent et néanmoins partenaire, en rappelant que les puces BiCS3 et BiCS4 ont été « développées conjointement » avec Toshiba. Ce dernier ne fait par contre aucune mention de Western Digital dans sa communication.

Pas de QLC chez Intel, mais le premier SSD avec de la 3D NAND à 64 couches

Chez Intel, il n’est pas (encore) question de NAND QLC. Cela n'empêche pas le fabricant d'annoncer aussi qu’il est lui aussi « le premier au monde », mais sur un secteur différent : la disponibilité commerciale d’un SSD avec de la 3D NAND sur 64 couches, le 545s. Pour rappel, les récents SSD P4500, P4600 et P4501 pour datacenters exploitent tous les trois de la 3D NAND TLC sur 32 couches.

Il y a un mois, Western Digital et sa filiale SanDisk avaient certes annoncé des SSD Blue 3D et Ultra 3D avec de la 3D NAND sur 64 couches, mais ils n’arriveront qu’au troisième trimestre (qui débute dans quelques jours). Chez Toshiba, il n’est question que d’échantillons pour la série de SSD X5G (3D NAND avec 64 couches) avec une augmentation de la cadence des livraisons durant le second semestre de l’année. 

Chez Samsung, la production de puces V-NAND avec 64 couches a débuté il y a seulement deux semaines et aucun SSD n'est pour le moment disponible. De son côté, SK Hynix grimpe jusqu’à 72 couches, mais la production ne débutera qu’au cours du second semestre.

Bref, si tout le monde est sur la 3D NAND à 64 couches (ou plus), Intel semble bien être le premier à proposer commercialement un SSD exploitant ce genre de puces.

Intel 545s 512 Go

179 dollars pour le SSD 545s de 512 Go, quid des performances ?

Pour le moment, seule une version de 512 Go est disponible, en S-ATA et 2,5 pouces. Les débits annoncés sont de 550 Mo/s en lecture et 500 Mo/s en écriture pour 75 000 et 85 000 IOPS. À titre de comparaison, le 540s de 480 Go (NAND classique en 16 nm) est relativement proche avec 560 et 480 Mo/s, ainsi que 75 000 et 85 000 IOPS. Reste maintenant à voir les performances lors d’une utilisation courante, en dehors des classiques, mais parfois trompeuses, mesures de débits séquentiels.

Justement, des tests sont d’ores et déjà disponibles, notamment chez AnandTech et Storage Review. Il en ressort que les performances progressent par rapport au 540s de 480 Go dans une utilisation courante, ce qui est un bon point. Attention, par contre un problème de firmware semble causer des soucis d’instabilité. Un souci dont Intel est conscient d'après Storage Review et qui sera corrigé par une mise à jour.

Le tarif officiel est de 179 dollars, ce qui le place 10 dollars au-dessus du 540s de 480 Go. Le fabricant annonce une endurance en écriture de 144 To pour le 545s de 512 Go, et propose une garantie de 5 ans.

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35 commentaires
Avatar de Ricard INpactien
Avatar de RicardRicard- 29/06/17 à 17:14:21

Question conne pour ma culture personnelle. Quelle différence entre de la QLC et TLC (à part le nombre de bits) ?

Avatar de DCmalcolm Abonné
Avatar de DCmalcolmDCmalcolm- 29/06/17 à 17:21:57

Ricard a écrit :

Question conne pour ma culture personnelle. Quelle différence entre de la QLC et TLC (à part le nombre de bits) ?

c'est tout, mais c'est déjà pas rien.

Avatar de brice.wernet Abonné
Avatar de brice.wernetbrice.wernet- 29/06/17 à 17:35:25

Ricard a écrit :

Question conne pour ma culture personnelle. Quelle différence entre de la QLC et TLC (à part le nombre de bits) ?

En gros, au lieu de stocker 1 bit (0 ou 1) par cellule, on stocke un certain niveau de charges. 2 niveaux de charge = 1 bit, 4 niveaux de charge = 2 bits, ... 16 niveaux de charge = 4 bits.

Donc comme chaque cellule produite peut stocker plus d'info, à fabrication quasi identique on a à peu près le même coût de production mais plus d'infos stockées. Schématiquement, en faisant du QLC au lieu de TLC, on baisse le prix de 1/4.

Par contre, le stockage multi-bits est plus complexe et plus long à écrire, peut augmenter le taux d'erreur d'écriture et de lecture. Sans parler de l'affreuse réputation du TLC chez Samsung.

Avatar de Ricard INpactien
Avatar de RicardRicard- 29/06/17 à 17:38:55

brice.wernet a écrit :

En gros, au lieu de stocker 1 bit (0 ou 1) par cellule, on stocke un certain niveau de charges. 2 niveaux de charge = 1 bit, 4 niveaux de charge = 2 bits, ... 16 niveaux de charge = 4 bits.

Donc comme chaque cellule produite peut stocker plus d'info, à fabrication quasi identique on a à peu près le même coût de production mais plus d'infos stockées. Schématiquement, en faisant du QLC au lieu de TLC, on baisse le prix de 1/4.

Par contre, le stockage multi-bits est plus complexe et plus long à écrire, peut augmenter le taux d'erreur d'écriture et de lecture. Sans parler de l'affreuse réputation du TLC chez Samsung.

Merci.

Avatar de darkweizer Abonné
Avatar de darkweizerdarkweizer- 29/06/17 à 19:31:04

brice.wernet a écrit :

En gros, au lieu de stocker 1 bit (0 ou 1) par cellule, on stocke un certain niveau de charges. 2 niveaux de charge = 1 bit, 4 niveaux de charge = 2 bits, ... 16 niveaux de charge = 4 bits.

Donc comme chaque cellule produite peut stocker plus d'info, à fabrication quasi identique on a à peu près le même coût de production mais plus d'infos stockées. Schématiquement, en faisant du QLC au lieu de TLC, on baisse le prix de 1/4.

Par contre, le stockage multi-bits est plus complexe et plus long à écrire, peut augmenter le taux d'erreur d'écriture et de lecture. Sans parler de l'affreuse réputation du TLC chez Samsung.

Il n'y a pas une histoire d'usure plus rapide aussi? Plus il y a de bit sur une cellule, plus ça durait de vie est moindre car elle est utilisé 2x, 3x et maintenant 4x plus. Où ont-ils réussis à pallier ce phénomène depuis ? (ça fait un moment que je me suis pas penché sur le sujet !)

Avatar de Commentaire_supprime Abonné
Avatar de Commentaire_supprimeCommentaire_supprime- 29/06/17 à 20:29:10

Intéressant de voir cette technologie prendre de l'avant.

J'ai fait un petit calcul, un HDD de 1 To (la plus petite taille dispo en neuf aujourd'hui) coûte 50 €. Avec le prix du SSD indiqué dans la niouze, pour un taux de change effectif de 1€ = $1, ça reste encore 7 fois plus cher qu'un HDD à capacité équivalente.

Mais 512 Go, ça permet déjà, en usage courant hors besoins spécifiques, d'avoir un beau SSD unique dans un PC, intéressant pour un portable pro par exemple. Et +/- 180/200 € le SSD, c'est achetable par un particulier motivé. À suivre...

Avatar de Salamandar Abonné
Avatar de SalamandarSalamandar- 29/06/17 à 22:13:17

Oui, bien motivé le particulier.
Il y a quand même eu une période avec des SSDs 480Go à ~120€, ce qui n'est "que" un facteur 5 de prix avec les HDDs.
Après, on ne parle pas forcément des mêmes perfs que Intel ;)

Avatar de Salamandar Abonné
Avatar de SalamandarSalamandar- 29/06/17 à 22:17:50

Je crois qu'il y a une histoire de tension : pour avoir 4 bits "entassés" sur une cellule, il faut augmenter la plage de tensions sur lesquelles on va écrire/lire. Et qui dit tension élevée, dit bien sûr usure élevée.
Certainement que les cycles de r/w influent aussi comme tu dis.

Avatar de barlav Abonné
Avatar de barlavbarlav- 29/06/17 à 22:33:18

Il y a aussi un taux d'erreur plus élevé dû à la fenêtre de lecture plus étroite:
Si tu dois détecter une valeur entre 0 et 1, tu vas fixer la zone interdite entre 0.4 et 0.6 par exemple.
Si tu dois détecter 4 niveaux entre 0 et 1, tu vas avoir une fenêtre beaucoup plus petite entre une valeur sure et une valeur interdite.
Et avec les variations dues à l’électro migration et l'usure de chaque point mémoire, tu vas finir par tomber dans ces fenêtres interdites plus vite.

Bref, ce n'est qu'un compromis entre le prix de prod et les mécanismes de recouvrement pour masquer les défaillances selon le nombre de sigmas et la probabilité.
Chaque paramètre est fine-tuné selon l'usage prévu.

Avatar de Salamandar Abonné
Avatar de SalamandarSalamandar- 29/06/17 à 22:49:07

Merci pour l'explication

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