Kioxia réussit le prototypage d’un module de mémoire flash haute capacité de 5 To et haute bande passante de 64 Go/s

Permettre un traitement avancé de l’IA à la périphérie pour favoriser la transformation intelligente des industries

TOKYO--(BUSINESS WIRE)--Kioxia Corporation, leader mondial des solutions de mémoire, a développé avec succès un prototype de module de mémoire flash haute capacité et haute bande passante, essentiel pour les modèles d’intelligence artificielle (IA) à grande échelle. Cet accomplissement s’inscrit dans le cadre du « Projet de R&D pour l’amélioration des infrastructures des systèmes d’information et de communication post-5G (JPNP20017) » commandé par l’Organisation pour le développement des énergies nouvelles et des technologies industrielles (NEDO), l’agence nationale japonaise de recherche et développement. Ce module de mémoire offre une grande capacité de cinq téraoctets (To) et une bande passante élevée de 64 gigaoctets par seconde (Go/s).

Pour résoudre le compromis entre capacité et bande passante qui constituait un défi pour les modules de mémoire conventionnels basés sur la DRAM, Kioxia a développé une nouvelle configuration de module utilisant des connexions en chaîne avec des perles de mémoire flash. Nous avons également développé une technologie de émetteur-récepteur à haute vitesse permettant des bandes passantes de 128 gigabits par seconde (Gbit/s), ainsi que des techniques pour améliorer les performances de la mémoire flash. Ces innovations ont été appliquées efficacement à la fois à des contrôleurs de mémoire et des modules de mémoire.

L’application pratique de ce module de mémoire devrait accélérer la transformation numérique en permettant l’adoption de l’Internet des objets (IoT), l’analyse des mégadonnées et le traitement avancé de l’IA dans les serveurs de Mobile Edge Computing (MEC) post-5G/6G et d’autres applications.

1. Contexte
À l’ère post-5G/6G, les réseaux sans fil devraient atteindre des vitesses plus élevées, une latence plus faible et la capacité de connecter simultanément un plus grand nombre d’appareils. Cependant, la transmission de données vers des serveurs cloud distants pour traitement augmente la latence sur l’ensemble du réseau, y compris les réseaux câblés, ce qui rend difficile l’utilisation d’applications en temps réel. C’est pourquoi il est nécessaire de généraliser l’adoption de serveurs MEC qui traitent les données plus près des utilisateurs, ce qui devrait favoriser la transformation numérique dans divers secteurs. En outre, la demande d’applications IA avancées, telles que l’IA générative, a augmenté ces dernières années. Parallèlement à l’amélioration des performances des serveurs MEC, les modules de mémoire doivent également offrir une capacité encore plus grande et une bande passante plus élevée.

Dans ce contexte, Kioxia s’est concentré sur l’amélioration de la capacité et de la bande passante des modules de mémoire utilisant la mémoire flash pour ce projet. La société a réussi à développer un prototype de module de mémoire d’une capacité de 5 To et d’une bande passante de 64 Go/s, et a vérifié son fonctionnement.

2. Accomplissements de ce projet
2.1 Adoption de connexions en chaîne
Afin d’obtenir des modules de mémoire à grande capacité et à bande passante élevée, Kioxia a adopté une connexion en chaîne avec des contrôleurs connectés à chaque carte mémoire au lieu d’une connexion par bus. La bande passante n’est ainsi pas dégradée même lorsque le nombre de mémoires flash augmente, et une grande capacité dépassant la limite conventionnelle est obtenue.

2.2 Émetteur-récepteur PAM4¹ 128 Gbit/s à haute vitesse et faible consommation d’énergie
La signalisation série différentielle à haute vitesse est appliquée aux connexions en chaîne entre les contrôleurs de mémoire au lieu de la signalisation parallèle afin de réduire le nombre de connexions, et la modulation d’amplitude d’impulsion à 4 niveaux (PAM4) est utilisée pour obtenir une bande passante plus élevée de 128 Gbit/s avec une faible consommation d’énergie.

2.3 Technologies améliorant les performances de la mémoire flash
Afin de réduire la latence de lecture de la mémoire flash dans les modules de mémoire, Kioxia a développé une technologie de prélecture flash qui minimise la latence en prélevant les données lors des accès séquentiels, et l’a mise en œuvre dans le contrôleur. De plus, la bande passante mémoire a été augmentée à 4,0 Gbit/s en appliquant une technologie de signalisation à faible amplitude et de correction/suppression de la distorsion à l’interface entre le contrôleur mémoire et la mémoire flash.

2.4 Prototypage du contrôleur de mémoire et du module de mémoire
En mettant en œuvre des émetteurs-récepteurs PAM4 haute vitesse et basse consommation de 128 Gbit/s et des technologies améliorant les performances de la mémoire flash, Kioxia a prototypé un contrôleur de mémoire et un module de mémoire qui utilisent PCIe® 6.0 (64 Gbit/s, 8 voies) comme interface hôte vers le serveur. Le module de mémoire prototypé a démontré qu’une capacité de 5 To et une bande passante de 64 Go/s peuvent être obtenues avec une consommation électrique inférieure à 40 watts.

3. Projets futurs
Outre l’IoT, l’analyse des mégadonnées et le traitement avancé de l’IA à la périphérie, Kioxia encourage la commercialisation précoce et la mise en œuvre pratique des résultats de cette recherche, en exploitant les nouvelles tendances du marché telles que l’IA générative.

¹ PAM4 (modulation d’amplitude d’impulsion à 4 niveaux) : technique de transmission de données utilisant quatre niveaux de tension représentant des données à deux bits.

* PCIe est une marque déposée de PCI-SIG.

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À propos de Kioxia

Kioxia est un leader mondial des solutions de mémoire, dédié au développement, à la production et à la vente de mémoire flash et de disques à semi-conducteurs (SSD). En avril 2017, son prédécesseur Toshiba Memory a été séparé de Toshiba Corporation, la société qui a inventé la mémoire flash NAND en 1987. Kioxia s’engage à améliorer le monde grâce à la « mémoire » en offrant des produits, des services et des systèmes qui créent un choix pour les clients et une valeur basée sur la mémoire pour la société. La technologie innovante de mémoire flash 3D de Kioxia, BiCS FLASH™, façonne l’avenir du stockage dans les applications à haute densité, notamment les smartphones avancés, les PC, les systèmes automobiles, les centres de données et les systèmes d’IA générative.

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Kota Yamaji
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