Toshiba Memory Corporation Develops New Bridge Chip Using PAM 4 to Boost SSD Speed and Capacity

TOKYO–(BUSINESS WIRE)–Toshiba Memory Corporation, le leader mondial des solutions de mémoire, a annoncé aujourd’hui le développement d’une puce-pont qui réalise des disques durs SSD à capacité élevée et à haute vitesse. L’utilisation de puces-pont développées avec une petite empreinte d’encombrement et une faible consommation d’énergie a permis à la société de connecter davantage de puces à mémoire flash en utilisant moins de lignes de signaux à haute vitesse que la méthode traditionnelle des puces sans pont. Ce résultat a été annoncé lors de la Conférence internationale Solid-State Circuits 2019 (ISSCC 2019) qui s’est tenue à San Francisco le 20 février.

Dans les disques durs SSD, de nombreuses puces à mémoire flash sont connectées à un contrôleur qui gère leurs opérations. À mesure que le nombre de puces à mémoire flash connectées à l’interface d’un contrôleur augmente, la vitesse d’exploitation se dégrade, limitant d’autant le nombre de puces que l’on peut connecter. Pour augmenter cette capacité, il est nécessaire d’augmenter le nombre d’interfaces, ce qui augmente considérablement le nombre de lignes de signaux à haute vitesse connectées au contrôleur, compliquant davantage le déploiement des fils sur la carte SSD.

La société a surmonté ce problème en développant une puce-pont qui connecte le contrôleur et les puces à mémoire flash (Fig. 1), avec trois nouvelles techniques : une connexion en guirlande*1 incluant le contrôleur et les puces-pont dans une configuration en anneau ; une communication série utilisant PAM 4*2 ; et une technique d’amélioration de l’instabilité (gigue)*3 pour éliminer un circuit PLL*4 dans les puces-pont. L’utilisation de ces techniques permet de réduire les coûts indirects des puces-pont, et il est possible d’exploiter un grand nombre de puces à mémoire flash à grande vitesse avec seulement quelques lignes de signaux à haute vitesse (Fig. 2).

La configuration en anneau des puces-pont et du contrôleur fait passer le nombre des émetteurs-récepteurs requis dans la puce-pont de deux à une paire, permettant la réduction de l’encombrement sur la puce-pont. De plus, l’adoption de la communication série PAM 4 entre le contrôleur et les puces-pont en guirlande abaisse la vitesse de fonctionnement dans les circuits des puces-pont et assouplit leur performance requise. Une nouvelle CDR*5 qui utilise les caractéristiques de PAM 4 pour améliorer les caractéristiques de l’instabilité (gigue) élimine la nécessité d’un circuit PLL dans la puce-pont, ce qui contribue également à une réduction de l’encombrement de la puce et à une plus faible consommation d’énergie.

Les prototypes des puces-pont ont été fabriqués avec un procédé CMOS de 28 nm, et les résultats ont été évalués en connectant quatre puces-pont et un contrôleur en série dans une configuration en anneau. Cela a confirmé la performance satisfaisante de la communication PAM 4 par l’ensemble des puces-pont et du contrôleur à 25,6 Gbps, et permet également d’obtenir un taux BER*6inférieur à 10-12.

À l’avenir, la société poursuivra ses travaux de développement pour réaliser un stockage de grande capacité et à haute vitesse à des niveaux encore jamais vus, en perfectionnant la performance de la puce-pont et en réduisant l’encombrement de la puce et la consommation d’énergie.

Remarques
*1 Connexion en guirlande (en série) : un schéma de connexion qui permet de relier plusieurs puces en série
*2 PAM 4 : Modulation de l’amplitude des impulsions à 4 niveaux (4-level Pulse Amplitude Modulation) (elle fournit un résultat à 4 valeurs)
*3 Gigue : Instabilité dans le domaine temporel de l’horloge ou des formes d’onde des signaux
*4 PLL : Boucle à verrouillage de phase (Phase Locked Loop) (un circuit qui génère un signal de référence précis)
*5 CDR : Récupération des données d’horloge (Clock Data Recovery) (un circuit qui récupère les données et l’horloge du signal reçu)
*6 BER : Taux d’erreur binaire (Bit Error Rate) (plus sa valeur est faible, plus la performance est optimale)

À propos de Toshiba Memory Corporation

Toshiba Memory Corporation, leader mondial dans le domaine des solutions de mémoire, se consacre au développement, à la production et à la vente des mémoires flash et des disques durs SSD. En juin 2018, Toshiba Memory a été acquise par un consortium industriel dirigé par Bain Capital. Toshiba Memory est pionnière des services et solutions de mémoire d’avant-garde, visant à enrichir la vie des individus et élargir les horizons de la société. La technologie de mémoire flash 3D innovante de la société, BiCS FLASH™, ouvre la voie vers le perfectionnement du stockage d’applications à haute densité, notamment les téléphones intelligents, les ordinateurs, les disques durs SSD, les produits automobiles et centres de données les plus puissants. Pour obtenir de plus amples informations sur Toshiba Memory, veuillez consulter https://business.toshiba-memory.com/en-apac/top.html

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