Interview met Intel over flashgeheugen, NAND vs. NOR

De flashmarkt in het algemeen

De markt voor flashgeheugen is erg druk bevolkt en wordt geplaagd door felle concurrentie tussen verschillende reuzen van fabrikanten. Zelfs een gigant als Intel met al zijn capaciteit en kapitaal moet al vele jaren de grootste moeite doen om een voet aan de grond te houden op dit gebied, en ondanks het feit dat het hen gelukt is om een redelijk groot marktaandeel te bereiken, moet er nog steeds een hoop geld bijgelegd worden. Verder zijn diverse marktonderzoekers negatief over de groeimogelijkheden op korte termijn, en de andere processorfabrikant die flash maakt (AMD) is zelfs van plan om de handdoek in de ring te gaan gooien. Tweakers.net had vanmorgen een gesprek met Darin G. Billerbeck, General Manager van de Flash Products Group bij Intel, en probeerde er achter te komen waarom hij nog wel in deze markt blijft geloven. Eerst echter een klein stukje achtergrond over flash in het algemeen.

NAND vs. NOR

Belangrijk om te weten over de markt voor flashgeheugen is dat er een vrij harde splitsing bestaat tussen twee verschillende technologieën: NAND en NOR. Beide zijn vernoemd naar het soort circuit dat uiteindelijk bepaalt of een bepaald bit in de geheugencel op 0 of 1 staat. De eerste vorm van flash is vooral te herkennen aan zijn hoge capaciteit; voor toepassingen zoals usb-sticks, mp3-spelers, solid state harde schijven en geheugenkaarten voor digitale camera's wordt eigenlijk praktisch altijd NAND-flash gebruikt. NOR daarentegen kan vooral worden teruggevonden in apparaten waar factoren als kosten, zuinigheid en betrouwbaarheid belangrijker zijn dan de capaciteit, zoals embedded systemen en mobiele telefoons. In de onderstaande tabel worden de stereotypen van NAND en NOR naast elkaar gezet. Hoewel dit niet noodzakelijk waar hoeft te zijn voor alle producten van alle fabrikanten, geeft het een redelijk beeld van de punten waarop NAND en NOR verschillen:

	NAND	NOR
Capaciteit	Hoog, nu beschikbaar tot 4Gbit (512MB) per chip	Relatief laag, nu beschikbaar tot 512Mbit (64MB) per chip
Betrouwbaarheid	Vereist veel foutcorrectie, vatbaar voor slijtage bij lezen en schrijven	Vereist geen foutcorrectie, minder vatbaar voor slijtage bij lezen
Zuinigheid	Relatief minder, extra componenten nodig	Goed
Afmetingen	Groter bij gelijke capaciteit	Klein
Leessnelheid	Sequentieel: zeer goed Random access: slecht	Sequentieel: goed Random access: goed
Schrijfsnelheid	Sequentieel: goed Random access: slecht	Sequentieel: slecht Random access: slecht
Prijs	Duurder bij gelijke capaciteit	Goedkoop

De tweesplitsing op het gebied van flash bestaat niet alleen op technisch gebied, maar ook tussen de fabrikanten onderling. Zo zijn Intel en Spansion (eigendom van Fujitsu en AMD) de marktleiders op het gebied van NOR-geheugen, en wordt de behoefte aan NAND-geheugen voornamelijk voldaan door Samsung en Toshiba. Beide technieken bestaan al meer dan 15 jaar, en het lijkt dan ook niet waarschijnlijk dat een van beide ooit als 'winnaar' uit de bus zal komen. Toch blijven beide kampen proberen om elkaars voordelen over te nemen, waardoor de grens wellicht vager zal worden. De meest recente ontwikkelingen op dat gebied zijn het door Spansion aangekondigde ORNAND en Samsungs OneNAND.

Intel is op dit moment (weer) de marktleider op het gebied van NOR, maar heeft zoals in de grafiek hieronder te zien is een moeilijke periode van concurrentie met Spansion achter de rug, en had ook in het eerste kwartaal van dit jaar weer te maken met een dalende omzet. Boze tongen beweren dat Intel Spansion met een agressief prijsbeleid van de eerste positie af heeft gedrukt, maar dat is volgens Billerback niet het hele verhaal: terwijl de kleinere chips goedkoper werden kwamen er grotere (duurdere) chips bij, en uiteindelijk is de gemiddelde verkoopprijs zelfs gestegen.

Intels strategie

Er zijn een aantal dingen die Intel gaat doen in de hoop te kunnen blijven groeien in deze moeilijke markt. Een van de belangrijkste punten daarbij is het inzetten van zijn kracht op het gebied van productiecapaciteit en -technologie. Vroeger werden de flashchips voornamelijk geproduceerd in fabrieken die niet meer nodig waren voor processors. Eerder dit jaar is men echter de huidige 90nm-technologie gaan delen met de processorgroep, en volgend jaar zal men ook vrij snel na de verschillende processors toegang krijgen tot de fonkelnieuwe 65nm-fabrieken die dan online gaan. Dit helpt enorm bij het drukken van de kosten en het verhogen van de capaciteit en snelheid, waardoor Intels StrataFlash niet alleen beter kan concurreren tegen andere NOR-chips, maar ook op de gebieden waar NOR en NAND overlappen. Behalve de 65nm-versie (die al getest wordt) bestaat er een roadmap voor 45, 32 en zelfs 22nm flash.

De focus bij de ontwikkeling van nieuwe generaties ligt vooral bij de belangrijkste zwaktes van NOR tegenover NAND, namelijk de capaciteit en de snelheid. Met steeds meer en vooral steeds kleinere geheugencellen wordt de gevoeligheid voor fouten echter ook groter, en er moet dus wel gewaakt worden dat er niet ingeleverd wordt op betrouwbaarheid. Zeker voor de langere termijn zal het onmogelijk worden om de huidige architectuur domweg te verkleinen zonder dat de bitfouten je om de oren vliegen.

Een van de andere dingen die het bedrijf nog wil doen is het ontwikkelen van features op het gebied van beveiliging, bijvoorbeeld om te voorkomen dat een virus het besturingssysteem van een telefoon aanpast. Op het gebied van DRM zijn overigens geen plannen; dat moet op een hoger niveau worden afgehandeld. Wel wil Intel op langere termijn over naar een beter gestandaardiseerde interface, zodat hardware-ontwerpers makkelijker verschillende soorten chips uit kunnen wisselen. Hierbij wordt onder andere gedacht aan het toepassen van DDR-technieken om de snelheid omhoog te krijgen.

Verder werd er nog een hint gegeven over een nieuwe 'secret sauce' die er aan zit te komen op het gebied van MLC-technologie. MLC (multi-level cell) betekent dat er meerdere (op dit moment twee) bits per geheugencel worden opgeslagen. Dit is vergelijkbaar met wat AMD MirrorBit noemt. AMD heeft al aangekondigd dat het bezig is met een versie van MirrorBit die vier bits per cel kan opslaan, dus het is zeker niet ondenkbaar dat Intel met iets soortgelijks bezig is.

Overstap naar NAND niet waarschijnlijk

Het tweede wat Intel op langere termijn wil gaan doen is zich een weg zoeken naar de markt van NAND-chips. Het bedrijf onderkent dat dit segment waarschijnlijk nooit echt tevreden zal zijn met hetgeen dat NOR te bieden heeft, maar gelooft ook niet dat NAND per sé de beste manier is om deze groep klanten te voorzien in hun behoeftes. Sowieso wil het niet gewoon 'de zoveelste' leverancier worden, omdat er op die manier weinig te verdienen valt. Het bedrijf evalueert daarom continu verschillende (exotische) nieuwe technieken, zoals geheugens op basis van magnetisme, fase-wisselingen en plastic. Specifieke namen van technieken die Intel op dit moment interessant vindt of verder aan het ontwikkelen is werden niet genoemd, maar de doelstelling is om iets te vinden wat duidelijk beter is dan NAND. In hybride vormen tussen NOR en NAND (zoals het eerder genoemde ORNAND van Spansion) ziet Intel echter niets. Het gelooft niet dat deze techniek zich veel verder laat verkleinen, en denkt bovendien dat er te weinig ondersteuning van de industrie voor zal zijn.

Conclusie

De strijd tussen NOR- en NAND-flashgeheugen is nog lang niet uitgevochten. Ondanks het feit dat geen van beide technieken de ander ooit volledig zal vervangen, is het 'tussengebied' in deze markt met zijn moordende concurrentie van vitaal belang om winstgevend te worden en blijven. Beide kampen proberen daarom zo veel mogelijk van de twijfelgebieden in handen te krijgen, en pogen ondertussen de concurrentie buiten de deur te houden door hun eigen sterke punten te benadrukken. Intel heeft met zijn voorsprong op het gebied van productie een sterke troef in handen, maar het bedrijf kan verder weinig anders doen dan evolutionaire verbeteringen aanbrengen op het gebied van NOR.

Het grote probleem daarvan is dat NOR meer nodig heeft dan een evolutionaire verbetering. De markt voor NAND is de laatste jaren namelijk gigantisch hard gegroeid. In 2000 was nog maar negen procent van al het flash van het type NAND, maar door de snelle opkomst van gadgets als digitale camera's en mp3-spelers is dat de laatste paar jaar drastisch veranderd. Op dit moment gaan NAND en NOR qua omzet al gelijk op, maar men voorspelt dat NOR over vier jaar nog maar iets meer dan een derde van de markt zal hebben. Het is natuurlijk niet helemaal zeker of dat ook ten koste zal gaan van de omzet van NOR (als de verhouding in miljarden dollars bijvoorbeeld van 2:2 naar 8:4 gaat verdubbelt de omzet alsnog), maar het betekent in ieder geval dat NOR een stuk minder snel blijft groeien dan NAND, en mogelijk zelfs zal inkrimpen.

Intel heeft binnen de NOR-markt zelf op zich ook nog genoeg ruimte om te groeien, maar om op langere termijn succes te blijven boeken zal het bedrijf dus met een geheugen moeten komen dat klanten van het NAND-kamp kunnen gebruiken. Vanwege de hevige concurrentie tussen de bestaande spelers zal het echter nooit veel succes hebben met een onbewezen product dat geen duidelijke voordelen te bieden heeft boven het bestaande aanbod. Het is dus echt wachten op een technische doorbraak, maar wanneer die komt (en of Intel er wel de eerste mee zal zijn) is nog maar de vraag. Helemaal kansloos is het natuurlijk niet, maar moeilijk zal het wel zijn.

Reacties (14)

[Schapie]

Ik vraag mij af wanneer de markt van solid state disks zich wat meer in beweging zal gaan zetten. Dit lijkt mij zeker intresant maar dat zal voor intel niet veel goeds betekenen als ik het zo lees aangezien NAND meer geschikt is voor opslag dan NOR. Ik denk dan ook dat Spansion hier een goede troef in handen heeft als deze NOR geheugen weten te produceren dat iets groter is dan nu maar vele malen betere lees en schrijfeigenschappen heeft.

[Reason]

Ik had eigenlijk al meer een shift verwacht naar solid state harddisks (en mogelijk zelfs intern geheugen).
Het wordt tijd dat de harddisk vervangen wordt door een flash oplossing met de snelheid van de huidige ddr chips.
De harddisk is een te grote bottleneck aan het worden.
Hoe bedoelt u OS laden? Doet tie dat dan?

[Verwijderd]

En dat wordt niet hartstikke duur? Mischien is het wel handig om continue de core delen van het OS op te hebben of zo , zodat opstart tijd tot het verleden behoort , maar voor veel andere dingen zal het niet erg praktisch zijn vanwege de kosten.

[Ablaze]

Kosten zijn het probleem niet zo, de fabricagekosten van geheugenchips kunnen op den duur véél goedkoper uitpakken dan bij harde schijven. Een harde schijf maken is namelijk een heel stuk bewerkelijker.
De twee echte problemen zijn momenteel snelheid en betrouwbaarheid: flash geheugen is traag en is na 100.000 keer schrijven kapot. Dat maakt het onbruikbaar als vervanger voor een HDD.

[Verwijderd]

Jammer want het zou toch wel heerlijk zijn als je op de powerknop van je pc zou drukken en dat de pc dan gewoon meteen aan is.

[Hoedje]

Maar NAND geheugen heeft die beperkingen dus niet. Dat 100.000 is helemaal van het begin. Je kunt huidige geheugenkaartje al makkelijk miljoenen schrijfbewerkingen uit laten voeren!

[McGryphon]

@inn87:
Dat is ie dan al, maar het OS is al geladen. Ik begrijp wat je bedoelt, maar dan moet je het wel goed formuleren.

[Bosmonster]

Naast het feit dat je 100.000 wel een erg lage schatting is, boeit dat dus ook niet.

Dacht je dat een HD zoals we die op het moment kennen oneindig schrijfbaar is?

Als een flashgeheugen enkele miljoenene keren schrijfbaar is is het prima geschikt als HD. Wat waarschijnlijk ook verklaart dat ze al lang bestaan

Probleem met flash als HD is simpelweg de prijs. Voor een beetje snel flashgeheugen betaal je zo'n 100 euro per GB... Dat is niet echt interessant natuurlijk in grote hoeveelheden.

Maar dat is een kwestie van tijd imho.

[mysterieworld]

Wat dacht je van Giga Byte I-Ram, die binnen kort te kooop is? 1 Gbyte aan geheugen heb ik hier nog liggen. En die is sneller dan NAND of dat andere rotzooi.

[Verwijderd]

Jammer want het zou toch wel heerlijk zijn als je op de powerknop van je pc zou drukken en dat de pc dan gewoon meteen aan is

Die technology hebben ze al wel in GTST (soap serie), plop pc aan en meteen werken op dat ding echt geweldig!!

[erikdenv]

Onmogelijk is dat natuurlijk niet, als het apparaat in stand-by stond is ie heel snel weer beschikbaar.

[Octium]

Met appels met peren vergelijken schieten we niet veel op. Natuurlijk is een DRAM met backup batterij sneller dan "NAND of die andere rotzooi", maar het is ook maar beperkt "non-volatile", na een dag unpowered of zo ben je je data op de Giga Byte I-RAM kwijt.

[Bosmonster]

De volgende keer maken ze er een tekenfilm van voor je.