C'est un fait, les puces de mémoire NAND flash utilisées au coeur des SSD s'usent avec le temps, à mesure qu'on les sollicite. En effet, à chaque cycle d'écriture et d'effacement des données, la couche isolante entourant la cellule en question est très légèrement dégradée, et au bout d'un moment elle n'est plus du tout isolée, ne pouvant donc plus stocker d'information. C'est pourquoi, en matière de longévité sur le marché des SSD, la NAND flash de type SLC (Single-Level Cell) est ce qui se fait de mieux, alors que la MLC ou la TLC qui stockent plusieurs bits par cellule sont de fait plus souvent sollicités, ce qui réduit considérablement le nombre de cycles d'écriture et d'effacement des données pour lesquels elles sont garanties.
Nous revenions sur ce problème au moment de tester le premier SSD équipé de puces TLC, leSamsung 840, en indiquant que "les cellules SLC sont généralement données pour une durée de vie de 100.000 cycles d'écriture, les cellules MLC voient ce chiffre drastiquement tomber à 5.000 lorsqu'elles sont gravées en 3x nm, et même 3.000 lorsqu'elles sont gravées en 2x nm. Pour la TLC, c'est 1.250 cycles d'écriture à 3x nm et 750 cycles à 2x nm en théorie". Un problème à relativiser dans le cadre de l'utilisation d'un SSD de bonne capacité accompagné d'un flux de travail acceptable (inférieur à quelques dizaines de Go écrits chaque jour), mais qui doit être connu. Fort heureusement, on peut aussi compter sur les fabricants de SSD pour se prémunir face à ce phénomène, en dotant leurs produits de technologies visant à amoindrir ses conséquences.
La chaleur pour réparer la couche isolante des cellules de NAND
Désolé pour ce long préambule, mais il nous semblait important de remettre les choses dans leur contexte avant de vous informer des avancées réalisées dans ce domaine par la société taiwanaise Macronix, qui à la suite de plusieurs études sur la NAND flash, s'est aperçue qu'en chauffant (aux alentours de 250°C) pendant plusieurs heures la couche isolante des cellules, il est possible de la réparer... et donc de prolonger de manière très significative (illimitée ?) leur durée de vie, et améliorer dans les mêmes proportions la durée de vie des SSD qui en sont équipés. Sauf que passer les cellules de NAND flash au four n'a rien de pratique. Alors ces chercheurs se sont attelés à trouver autre chose, et avancent une solution en évoquant l'intégration de diodes à l'intérieur même des cellules mémoire, permettant de chauffer leur couche isolante de manière programmée.
Il serait ainsi possible d'atteindre, sur un très court moment (on parle de quelques millisecondes), une température de 800°C, ce qui permet de réparer les cellules de NAND flash. Chaque cellule disposant de ses propres diodes, le SSD serait ainsi capable de régénérer lorsque nécessaire les cellules qui montrent des signes de faiblesse dans le temps. A ce jour, l'expérience de Macronix se poursuit, et ses travaux montrent qu'il est envisageable de dépasser ainsi les 100.000 cycles d'écriture, alors que les cellules sont toujours opérationnelles.
Bien sûr, une telle technologie a quelques inconvénients, mais tous ou presque ont été contournés par Macronix, qui envisage des solutions pour que l'utilisation de sa solution soit la moins problématique possible. Par exemple, on peut craindre une baisse de la densité des données stockées dans chaque cellule, puisque celles-ci doivent aussi embarquer des diodes, mais Macronix se veut rassurant sur ce point, même si la société reconnaît qu'une faible perte de capacité de stockage ne sera pas évitable. Aussi, utiliser des diodes pour chauffer la couche isolante, même de panière ponctuelle, engendre une consommation électrique supplémentaire, qui peut être problématique dans le cadre d'appareils nomades. Là, Macronix fait savoir qu'il est envisageable de désactiver le système sur un PC portable tant qu'il n'est pas relié à une prise de courant par exemple.
SSD chauffé, SSD plus performant...
Enfin, du côté des bienfaits de cette technologie, Macronix fait savoir qu'en plus de réparer les cellules fatiguées, la chaleur appliquée à la NAND flash a pour avantage d'améliorer les performances de la mémoire. L'entreprise imagine ainsi qu'il serait possible d'utiliser les diodes pour maintenir les cellules à des températures qui amélioreraient les performances brutes des SSD. Voilà donc des avancées plus qu'intéressantes, à propos desquels nous obtiendront peut-être de nouveaux détails puisqu'une présentation complète de cette technologie sera faite par Macronix dans le cadre de l'IEEE International Electron Devices Meeting de San Francisco, qui s'ouvrira dans quelques jours. Malheureusement, Macronix n'avance aucune date de commercialisation éventuelle de ce procédé dans des produits finis.
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