ชิป QLC 3D รุ่นใหม่ของ SanDisk‑Kioxia เปิดทางสู่ SSD 1 PB สำหรับศูนย์ข้อมูล AI

การเปิดตัวชิป Quad‑Level‑Cell (QLC) 3D flash memory รุ่นที่ 10 ของ SanDisk ร่วมกับ Kioxia ทำให้ผู้ผลิตอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลสามารถมองเห็นเส้นทางสู่ SSD ความจุ 1 PB ได้ใกล้เคียงจริง ๆ ชิปนี้นำเสนอความหนาแน่นของบิตสูงสุดและแบนด์วิธที่เร็วกว่าเดิม ซึ่งถือเป็นก้าวสำคัญสำหรับศูนย์ข้อมูลระดับเอ็นเทอร์ไพรส์ที่ต้องการรองรับปริมาณข้อมูลเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องในยุค AI

Overview

SanDisk เปิดเผยชิป QLC 3D รุ่นใหม่ซึ่งใช้เทคโนโลยี CMOS directly Bonded to Array (CBA) เพื่อเชื่อมต่อ wafer ของ CMOS กับ wafer ของเซลล์แอเรย์หลังจากการผลิตแยกกัน การจัดเรียง wafer‑to‑wafer อย่างแม่นยำทำให้ชิปสามารถบรรลุอินเทอร์เฟซ 4.8 GB/s** ภายใต้เงื่อนไขทดสอบ ซึ่งเป็นครั้งแรกของ QLC 3D ในระดับนี้

ความหนาแน่นของบิตในชิปเพิ่มขึ้น 60 % เมื่อเทียบกับรุ่นที่ 8 ของ 3D flash memory เดิม ทำให้ได้อัตรา 37 Gb/mm² ความหนาแน่นต่อพื้นที่วัตถุ ซึ่งเป็นฐานข้อมูลสำคัญสำหรับการสร้าง SSD ขนาด **1 PB (1,000 TB) ในเซิร์ฟเวอร์ศูนย์ข้อมูลสมัยใหม่

Technical Breakthrough

ชิป QLC 3D รุ่นที่ 10 นำเสนอการเพิ่มประสิทธิภาพทั้งในด้านความจุ แบนด์วิธ และพลังงาน การใช้ CBA ช่วยลดระยะห่างระหว่างเซลล์ NAND กับวงจรควบคุม ทำให้การส่งข้อมูลทำได้เร็วขึ้นและสูญเสียพลังงานน้อยลง นอกจากนี้อัตราการถ่ายโอนข้อมูลที่ 4.8 GB/s เปิดทางให้ระบบประมวลผล AI สามารถดึงข้อมูลจาก SSD ได้โดยไม่มีคอขวด

ด้วยความหนาแน่นของบิตสูงถึง **37 Gb/mm² ชิปสามารถจัดเรียงเป็นสแต็ก 64‑หรือ 128‑die เพื่อให้ได้ความจุระดับ PB การออกแบบนี้ต้องอาศัยเทคนิคการแพ็คเกจ 3D ที่ซับซ้อน แต่ผลลัพธ์คือลดจำนวนชิพที่จำเป็นต่อ SSD หนึ่งลูก ทำให้ขนาดของหน่วยเก็บข้อมูลสามารถย่อตัวลงได้อย่างมาก

Architecture & Packaging

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายการสร้าง 1 PB SSD ชิปต้องถูกจัดเรียงในสแต็กหลายชั้นและใช้ PCB รูปแบบ EDSFF (Enterprise‑And‑Data‑Center‑SSD Form Factor) รุ่นต่าง ๆ ได้แก่ E1.L, E3.L ยาว 318 มม. และรูปแบบใหม่ E2 ขนาด 200 mm × 76 mm ที่ออกแบบโดยเฉพาะเพื่อรองรับความจุระดับ PB

• ความหนาแน่นของบิต: **37 Gb/mm²
• การเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นเมื่อเทียบกับรุ่นก่อนหน้า: +60 %
• อินเทอร์เฟซการส่งข้อมูลสูงสุด: 4.8 GB/s
• จำนวนชั้น (die stack) ที่ต้องใช้เพื่อให้ได้ 1 PB: 64‑หรือ 128‑die

แม้จะมีประสิทธิภาพสูง แต่ขนาดและต้นทุนของสแต็กดังกล่าวทำให้ไม่เหมาะกับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลหรือเซิร์ฟเวอร์ระดับเล็ก จึงมุ่งเน้นไปที่การใช้งานในเรือร์ค 1U‑2U ของศูนย์ข้อมูลที่ออกแบบมาเพื่อรองรับหน่วยความจำความจุมหาศาล

Market Impact

การเปิดตัวชิปนี้มีผลกระทบต่ออุตสาหกรรมคลาวด์และ AI อย่างลึกซึ้ง เนื่องจากศูนย์ข้อมูลต้องจัดเก็บและประมวลผลปริมาณข้อมูลที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว การใช้ QLC 3D ที่ให้ความจุสูงพร้อมแบนด์วิธเร็วช่วยลดจำนวน SSD ที่ต้องติดตั้งในเรือร์ค ซึ่งส่งผลต่อค่าใช้จ่ายด้านพลังงานและพื้นที่โดยรวม

Alper Ilkbahar CTO ของ SanDisk ระบุว่า “การกำหนดขอบเขตใหม่ของประสิทธิภาพและประหยัดพลังงานของ QLC NAND ทำให้เรามีความสามารถในการมอบโครงสร้างพื้นฐานที่ปรับขยายได้สำหรับแอปพลิเคชันระดับต่อไป” ส่วน Hideshi Miyajima CTO ของ Kioxia เสริมว่า “เทคโนโลยี QLC ช่วยเก็บข้อมูลที่เพิ่มขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้ AI ระบบทำงานได้ดียิ่งขึ้นและขยายตัวได้รวดเร็ว”

การนำเสนอ SSD ความจุ 1 PB ที่อาจออกสู่ตลาดใน ปี 2027 ทำให้ SanDisk/Kioxia ก้าวล่วงหน้าต่อคู่แข่งหลักอย่าง Samsung ซึ่งกำลังพัฒนาเทคโนโลยีด้วยชั้น NAND มากกว่า 1,000 ชั้น แต่อาจต้องใช้เวลานานกว่าที่ 332‑layer ของ SanDisk/Kioxia จะพร้อมใช้งาน

Competitive Landscape

Samsung ใช้วิธีเพิ่มจำนวนเลเยอร์ของเซลล์ NAND ไปถึง 1,000+ เพื่อบรรลุความจุที่เทียบเท่า แต่การสร้างชั้นสูงมากนั้นมาพร้อมกับความซับซ้อนในการผลิตและอาจส่งผลต่ออายุการใช้งานและอัตราการเสียหายของชิป ในขณะที่ SanDisk/Kioxia เลือกใช้ 332‑layer** QLC 3D ที่ให้ความหนาแน่นสูงกว่าในระดับเดียวกันโดยไม่ต้องเพิ่มจำนวนเลเยอร์อย่างมหาศาล

นอกจากนี้ การออกแบบ PCB ตามมาตรฐาน EDSFF ทำให้ศูนย์ข้อมูลที่ใช้งานชิปนี้สามารถจัดวางอุปกรณ์ได้อย่างเป็นระบบและลดปัญหาการระบายความร้อน ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบสำคัญเมื่อเทียบกับโซลูชันของ Samsung ที่อาจต้องใช้รูปแบบการเชื่อมต่อและแพ็คเกจที่แตกต่างกัน

Future Outlook

แม้ว่า SSD 1 PB ยังอยู่ในขั้นตอนพัฒนาต้นแบบ แต่การทดสอบความเสถียรของชิป QLC 3D แสดงให้เห็นว่าการผลิตเป็นไปได้จริง การยอมรับเทคโนโลยีนี้โดยผู้ให้บริการคลาวด์และศูนย์ข้อมูล AI จะเร่งกระบวนการสเกลอัพและทำให้ค่าใช้จ่ายต่อ TB ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ

หาก SanDisk/Kioxia สามารถส่งมอบผลิตภัณฑ์ตามกำหนดใน 2027 ได้สำเร็จ ตลาดจัดเก็บข้อมูลระดับสูงจะเห็นการเปลี่ยนแปลงที่รวดเร็ว ทั้งในด้านสถาปัตยกรรมเซิร์ฟเวอร์และแนวทางออกแบบซอฟต์แวร์ AI ที่อิงกับการเข้าถึงข้อมูลความเร็วสูงเป็นหลัก

Summary

SanDisk ร่วมกับ Kioxia เปิดตัวชิป QLC 3D รุ่นที่ 10 ด้วยเทคโนโลยี CBA ทำให้บรรลุอินเทอร์เฟซ 4.8 GB/s, ความหนาแน่น 37 Gb/mm² และอาจผลิต SSD 1 PB** สำหรับศูนย์ข้อมูลได้ในปี 2027 นับเป็นการก้าวหน้าที่สำคัญต่อการแข่งขันกับ Samsung ในตลาดจัดเก็บข้อมูลระดับสูงและ AI.