Toshiba Memory Corporation desarrolla nuevo chip puente usando PAM 4 para aumentar la velocidad y la capacidad SSD

Toshiba Memory Corporation, el líder mundial en soluciones de memoria, hoy anunció el desarrollo de un chip puente que produce SSDs de alta velocidad y gran capacidad. Usando los chips puentes desarrollados, con una área pequeña ocupada y un bajo consumo de energía, la compañía ha conseguido conectar más chips de memoria flash con menos líneas de señal de alta velocidad que con el método convencional sin chips puente. El resultado de este desarrollo fue anunciado en San Francisco el 20 de febrero, en la International Solid-State Circuits Conference 2019 (ISSCC 2019).

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Fig. 1 Connection using bridge chips (Graphic: Business Wire)

En SSDs, los múltiples chips de memoria flash están conectados a un controlador que administra su operación. A medida que más chips de memoria flash son conectados a una interface del controlador, se va degradando la velocidad de operación, por lo que hay restricciones a la cantidad de chips que se pueden conectar. Para incrementar la capacidad, es necesario incrementar la cantidad de interfaces, pero eso da como resultado una enorme cantidad de líneas de señal de alta velocidad conectadas al controlador, haciendo que sea más dificultoso implementar el cableado en el panel SSD.

La compañía ha superado este problema con el desarrollo de un chip puente que conecta los chips del controlador y de la memoria flash (Fig. 1), tres novedosas técnicas: una conexión encadenada^*1 que incluye los chips del controlador y los chips puente en forma de anillo; una comunicación de serie que usa PAM 4^*2; y una técnica de mejoramiento de vibración^*3 para eliminar un circuito PLL^*4 en los chips puente. Aplicando estas técnicas se reduce la sobrecarga de los chips puente, al tiempo que es posible operar una gran cantidad de chips de memoria flash a alta velocidad con solo unas pocas líneas de señal de alta velocidad (Fig. 2).

La configuración con forma de anillo de los chips puente y del controlador reduce la cantidad de transceptores requeridos en el chip puente de dos pares a un par, lo que permite una reducción del área del chip puente. Además, adoptando comunicación en serie PAM 4 entre los chips del controlador y del puente encadenado se baja la velocidad de operación en los circuitos de los chips puente y se atenúa su performance requerida. Un nuevo CDR^*5 que utiliza los atributos de PAM 4 para mejorar los problemas de vibración elimina la necesidad de contar con un circuito PLL en el chip puente, lo que también contribuye a requerir un área más pequeña para el chip y un menor consumo de energía.

Los chips puente prototipos fueron fabricados con proceso de CMOS 28nm y los resultados fueron evaluados conectando cuatro chips puente y un controlador en un encadenado con forma de anillo. Esto confirmó satisfactoriamente el desempeño de la comunicación PAM 4 vía todos los chips puente y el controlador a 25,6 Gbps; asimismo, eso hace posible obtener un BER^*6 de menos de 10^-12.

De aquí en adelante, la compañía continuará el trabajo de desarrollo en pos de lograr almacenamiento a alta velocidad y de gran capacidad a niveles aún no conocidos, mejorando la performance del chip puente y reduciendo al mismo tiempo el área de chip y el consumo de energía.

Notas
^*1 Cadena en serie: un esquema de conexión en el cual múltiples chips son cableados juntos siguiendo una secuencia
^*2 PAM 4: Modulación de amplitud de pulso en 4 niveles (contiene información de valor 4)
^*3 Vibración: Fluctuación en forma de ondas del dominio del tiempo del reloj o señal
^*4 PLL: Lazo de Seguimiento de Fase (un circuito que genera una señal de referencia exacta)
^*5 CDR: Recuperación de Datos del Reloj (un circuito que recupera la información y el reloj desde la señal recibida)
^*6 BER: Tasa de error binario (el valor más bajo corresponde a la mejor performance)

Acerca de Toshiba Memory Corporation

Toshiba Memory Corporation, un líder mundial de soluciones de memoria, se dedica al desarrollo, la producción y la venta de memorias flash y SSD. En junio de 2018, Toshiba Memory fue comprada por un consorcio industrial dirigido por Bain Capital. Toshiba Memory es pionera en soluciones y los servicios vanguardistas y pioneros de memoria que enriquecen la vida de las personas y expanden los horizontes de la sociedad. La innovadora tecnología de memoria flash 3D de la compañía, BiCS FLASH™, está dando forma al futuro del almacenamiento en aplicaciones de alta densidad, incluidos los smartphones de avanzada, las PC, las unidades SSD, la industria automotriz y los centros de datos. Para mayor información acerca de Toshiba Memory, sírvase visitar https://business.toshiba-memory.com/en-apac/top.html

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