Um KI-Anwendungen direkt auf dem Gerät (On-Device-AI) zu beschleunigen, plant Samsung einen speziellen NAND-Flash mit sehr hoher Leistung. Das Konzept heißt zNAND-O und soll sehr geringe Zugriffszeiten und einen sehr hohen Durchsatz liefern.

Unter Z-NAND versteht Samsung seit Jahren einen auf Höchstleistung getrimmten NAND-Flash, praktisch ein Pendant zum XL-Flash von Kioxia. Um den Z-NAND ist es aber schon lange ruhig geworden, doch jetzt gibt es einen neuen Ansatz. Dieser nennt sich zNAND-O, wobei das „O“ für „On-Device“ steht. Samsung will mit diesem extrem schnellen Flash-Speicher nämlich, wie eingangs erwähnt, primär das Ausführen von KI-Anwendungen direkt auf dem Endgerät (und nicht in der Cloud) beschleunigen.

Letztlich dürfte es sich hier um das erwartete Comeback des Z-NAND handeln, das 15 Mal schneller als herkömmlicher NAND arbeiten sollte.

Samsungs zNAND-O im Detail

Das Konzept umfasst eine neue NAND-Architektur, die im grundlegenden Aufbau sehr an HBM aus dem DRAM-Sektor erinnert. Beim zNAND-O werden nämlich mehrere NAND‑DIE übereinandergestapelt und mittels TSV elektrisch verbunden. Samsung spricht von Versionen mit vier oder acht Ebenen.

Zwar werden schon jetzt mehrere NAND-Dies innerhalb eines Packages gestapelt, allerdings erfolgt die Verbindung über feine Drähte am Rand der Chips. Beim zNAND-O kommt hingegen die TSV-Technik zum Einsatz, die die Dies über feine vertikale Löcher durch das Silizium hindurch direkt miteinander verbindet. Auf diese Weise sinken die Leitungswege, was wiederum die Leistung steigert.

Samsung verspricht nicht weniger als 200 bis 400 GB/s und sogar 1 TB/s und mehr, wenn mehrere dieser Stapel gestapelt werden, sofern es so gemeint ist. Ein solcher Durchsatz würde alle bisherigen NAND-Flash-Lösungen bei weitem übertreffen. Selbst die brandneuen PCIe-6.0-SSDs kommen „nur“ auf 28 GB/s, wobei allerdings die Schnittstelle limitiert.

Zudem erklärt Samsung, dass die Latenz beim Lesen von Daten unterhalb von 3 µs (Mikrosekunden) liegen soll. Für den herkömmlichen 3D-TLC-NAND der 8. Generation (V-NAND V8) gibt Samsung zum Vergleich 45 µs beim Lesen an. Hier würde die einst in Gerüchten erwartete Steigerung um den Faktor 15 also glatt aufgehen.

Samsung nennt allerdings keinen Zeitrahmen für den etwaigen Marktstart von zNAND-O. Vorerst bleibt es nur bei einem Konzept.

Viele Parallelen zum HBF-Standard

Auch wenn Samsung mit keiner Silbe den neuen High Bandwidth Flash (HBF) erwähnt, den die Wettbewerber Sandisk und SK Hynix derzeit vorantreiben, ähnelt Samsungs Konzept zNAND-O diesem doch sehr. Denn für HBF sind ebenfalls mehrere übereinander gestapelte NAND-Dies (allerdings bis zu 16) angedacht und der Durchsatz soll mit 400 GB/s bis 3 TB/s zumindest in einem ähnlichen Bereich liegen. Allerdings wurden für HBF bisher keine offiziellen Latenzangaben gemacht.

Da der HBF-Standard im Rahmen des Open Compute Project (OCP) entwickelt wird, könnte auch Samsung diesen Ansatz verfolgen. Schließlich ist Samsung sogar Platin-Mitglied beim OCP. Die nächsten Jahre werden zeigen, ob alle Speicherhersteller wie bei HBM künftig an einem Strang ziehen oder ihre eigenen Wege gehen.