NAND Flash — это тип энергонезависимой флеш-памяти, которая используется в большинстве современных устройств хранения данных, таких как SSD-накопители, USB-флешки, SD-карты и смартфоны. Эта технология хранит данные без подключения к питанию и отличается высокой скоростью последовательного чтения и записи, так как обрабатывает информацию блоками (страницами). Поэтому NAND очень часто используют в твердотельных накопителях, аудио и видео проигрывателях, телевизионных приставках, цифровых камеры, мобильных телефонах и других подобных устройствах, в которых данные, как правило, записываются последовательно.
NAND память была изобретена после NOR, и также названа в честь особой разметки данных (Not AND – логическое Не-И). NAND память записывает и считывает данные с высокой скоростью, в режиме последовательного чтения, упорядочивая данные в небольшие блоки (страницы).
Впервые NAND-тип флеш-памяти был анонсирован Toshiba в 1989 году на International Solid-State Circuits Conference.
Одним из преимуществ флеш-памяти NAND является энергонезависимое хранение данных. В отличие от памяти DRAM, которой необходимо постоянное питание для хранения данных, память NAND сохраняет данные даже при отключенном питании. Поэтому она идеально подходит в качестве хранилища для портативных энергоэффективных устройств.
Специально для использования с памятью NAND разработана файловая система JFFS2 — продолжение JFFS для NAND- и NOR-флеш-носителей
Основные производители NAND-флеш-памяти: Micron/Intel, SK Hynix, Toshiba/SanDisk, Samsung. На 2014 год около 35—37 % рынка занимают Toshiba/SanDisk и Samsung. 17 % поставок осуществляет Micron/Intel, ещё 10 — Hynix. Общий объём рынка NAND оценивается примерно в 20—25 млрд долларов США, в год производится от 40 до 60 млрд гигабайт, четверть из которых — встраиваемая eMMC-память. В 2013 году память в основном изготавливалась по техпроцессам в диапазоне 20—30 нм, в 2014 году набирала популярность 19 нм память. Менее 2 % рынка занимала память 3D-NAND от Samsung, другие производители планировали производство 3D NAND с середины 2015 года.
Преимущества памяти NAND включают высокую плотность хранения, низкую стоимость и энергонезависимость, что делает ее идеальной для портативных устройств и SSD. К недостаткам относятся ограниченный ресурс (срок службы), который сокращается с увеличением плотности записи (количество битов на ячейку), и более низкая скорость записи по сравнению со скоростью чтения, что обусловлено необходимостью предварительного стирания данных.
Преимущества:
- Высокая плотность и емкость: Позволяет размещать большие объемы данных на маленьких физических носителях, а 3D-структура обеспечивает еще большую емкость.
- Энергонезависимость: Сохраняет данные без постоянного питания, что важно для портативных устройств.
- Устойчивость к ударам: Будучи твердотельной, память NAND более устойчива к механическим воздействиям по сравнению с традиционными жесткими дисками.
- Низкая стоимость: Особенно для типов памяти с большим количеством битов на ячейку (например, TLC, QLC), что делает ее доступной для широкого круга потребителей.
- Быстрое время записи и чтения: Значительно быстрее, чем у некоторых старых технологий хранения данных.
Недостатки:
- Ограниченный ресурс: Каждая ячейка имеет определенный ресурс циклов записи/стирания. С каждым циклом ячейка изнашивается, что снижает ее надежность.
- Более низкая скорость записи: Скорость записи ниже скорости чтения из-за того, что перед записью новых данных необходимо стереть весь блок, что требует дополнительной операции.
- Проблемы с хранением данных без питания: Со временем накопленный заряд в ячейках может утекать, что приводит к потере данных после длительного периода без питания.
- Необходимость в контроллерах: Сложные контроллеры необходимы для выравнивания износа ячеек, исправления ошибок и повышения общей надежности устройства.