Kioxia consigue crear un prototipo de módulo de memoria flash de gran capacidad (5 TB) y alto ancho de banda (64 GB/s)

Kioxia Corporation, líder mundial en soluciones de memoria, ha desarrollado con éxito un prototipo de módulo de memoria flash de gran capacidad y alto ancho de banda, un elemento esencial para los modelos de inteligencia artificial (IA) a gran escala. Se trata de un logro conseguido en el marco del “Proyecto de I+D para la mejora de la infraestructura de los sistemas de información y comunicación post-5G (JPNP20017)”, encargado por la Organización para el Desarrollo de Nuevas Energías y Tecnologías Industriales (NEDO, por sus siglas en inglés), la agencia nacional de investigación y desarrollo de Japón. Este módulo de memoria cuenta con una gran capacidad de 5 terabytes (TB) y un alto ancho de banda de 64 gigabytes por segundo (GB/s).

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Con el objetivo de abordar la disyuntiva entre capacidad y ancho de banda que ha supuesto un enorme desafío para los módulos de memoria convencionales basados en DRAM, Kioxia ha desarrollado una nueva configuración que utiliza conexiones en cadena con perlas de memorias flash. También hemos desarrollado una tecnología de transceptores de alta velocidad que permite anchos de banda de 128 gigabits por segundo (Gbps), junto con técnicas para mejorar el rendimiento de la memoria flash. Estas innovaciones se han aplicado de forma eficaz tanto a los controladores de memoria como a los módulos de memoria.

Se espera que la aplicación práctica de este módulo de memoria acelere la transformación digital al permitir la adopción de la Internet de las cosas (IoT), el análisis de macrodatos y el procesamiento avanzado de IA en servidores de computación móvil periférica (MEC) post-5G/6G y otras aplicaciones.

1. Antecedentes Para la era post-5G/6G, se espera que las redes inalámbricas alcancen velocidades más altas, menor latencia y la capacidad de conectar más dispositivos de forma simultánea. Sin embargo, la transmisión de datos a servidores remotos en la nube para su procesamiento aumenta la latencia en toda la red, incluidas las redes cableadas, lo que complica el rendimiento de las aplicaciones en tiempo real. Por este motivo, es necesario adoptar de forma generalizada servidores MEC que procesen los datos más cerca de los usuarios, lo que previsiblemente impulsará la transformación digital en una gran variedad de sectores. Además, en los últimos años ha aumentado la demanda de aplicaciones avanzadas de IA, como la IA generativa. Junto con las mejoras de rendimiento de los servidores MEC, también es imprescindible que los módulos de memoria tengan una capacidad aún mayor y un ancho de banda más alto.

En este contexto, Kioxia se ha centrado en mejorar la capacidad y el ancho de banda de los módulos de memoria utilizando memoria flash para este proyecto. La empresa ha logrado desarrollar un prototipo de módulo de memoria con una capacidad de 5 TB y un ancho de banda de 64 GB/s, y ha verificado su operatividad.

2. Logros de este proyecto 2.1 Adopción de conexiones en cadena (daisy-chain) Para conseguir los módulos de memoria de gran capacidad y alto ancho de banda, Kioxia ha adoptado una conexión “daisy-chain” con controladores conectados a cada placa de memoria en lugar de una conexión de bus. Como resultado, el ancho de banda no se ve degradado incluso cuando se aumenta el número de memorias flash, y se logra una gran capacidad más allá del límite convencional.

2.2 Transceptor PAM41 de alta velocidad y bajo consumo de 128 Gbps Se aplica señalización en serie diferencial de alta velocidad a las conexiones “daisy-chain” entre controladores de memoria en lugar de señalización en paralelo para reducir el número de conexiones, y se utiliza PAM4 (modulación de amplitud de pulso con 4 niveles) para lograr un mayor ancho de banda de 128 Gbps con un bajo consumo de energía.

2.3 Tecnologías que mejoran el rendimiento de la memoria flash Para reducir la latencia de lectura de la memoria flash en los módulos de memoria, Kioxia ha desarrollado la tecnología “flash prefetch”, que minimiza la latencia mediante la precarga de datos durante los accesos secuenciales, y la ha implementado en el controlador. Además, ha aumentado el ancho de banda de la memoria a 4,0 Gbps mediante la aplicación de tecnología de señalización de baja amplitud y corrección/supresión de distorsiones en la interfaz entre el controlador de memoria y la memoria flash.

2.4 Prototipos de controlador de memoria y módulos de memoria Mediante la implementación de transceptores PAM4 de alta velocidad y bajo consumo de 128 Gbps y tecnologías que mejoran el rendimiento de la memoria flash, Kioxia ha creado un prototipo de controlador de memoria y módulo de memoria que utiliza PCIe® 6.0 (64 Gbps, 8 carriles) como interfaz de host para el servidor. El prototipo de módulo de memoria demostró que se puede alcanzar una capacidad de 5 TB y un ancho de banda de 64 GB/s con un consumo energético inferior a 40 vatios.

3. Planes para el futuro Además de la IoT, el análisis de macrodatos y el procesamiento avanzado de IA en la periferia, Kioxia está promoviendo la comercialización temprana y la implementación práctica de los resultados de esta investigación, aprovechando nuevas tendencias del mercado como la IA generativa.

1 PAM4 (Pulse Amplitude Modulation with 4 Levels): técnica de transmisión de datos que utiliza cuatro niveles de voltaje para representar datos de dos bits.

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Acerca de Kioxia

Kioxia es líder mundial en soluciones de memoria, dedicada al desarrollo, producción y venta de memorias flash y unidades de estado sólido (SSD). En abril de 2017, su predecesora, Toshiba Memory, se escindió de Toshiba Corporation, la empresa que inventó la memoria flash NAND en 1987. Kioxia tiene el compromiso de mejorar el mundo con “memoria” ofreciendo productos, servicios y sistemas que crean opciones para los clientes y un valor basado en la memoria para la sociedad. La innovadora tecnología de memoria flash 3D de Kioxia, BiCS FLASH™, está configurando el futuro del almacenamiento en aplicaciones de alta densidad, incluidos los teléfonos inteligentes, PC, sistemas automotrices, centros de datos y sistemas de inteligencia artificial generativa.

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Permite el procesamiento avanzado de IA en la periferia para impulsar la transformación inteligente de las industrias. – Business Wire