Kioxia esitteli hiljattain ensimmäiset arviointinäytteet UFS 5.0 -yhteensopivasta flash-muististaan. Uusi standardi nostaa mobiililaitteiden massamuistin siirtonopeudet tasolle, joka alkaa lähestyä työmuistin kaistaa. Se on herättänyt kysymyksen, voisiko nopea flash joskus korvata RAM-muistin esimerkiksi älypuhelimissa. Lyhyt vastaus on: ei voi.
UFS 5.0 perustuu MIPI M-PHY 6.0 -fyysiseen kerrokseen ja UniPro 3.0 -protokollaan. Uusi HS-Gear6-tila nostaa rajapinnan teoreettisen nopeuden 46,6 gigabittiin sekunnissa siirtolinjaa kohti. Kahden linjan toteutuksessa kokonaiskaista yltää noin 10,8 gigatavuun sekunnissa.
Lukema alkaa olla samaa suuruusluokkaa kuin mobiililaitteiden LPDDR5X-työmuistin käytännön kaista. Juuri tämä kehitys mahdollistaa esimerkiksi sen, että suurten tekoälymallien painoja voidaan pitää osittain flashissa ja siirtää nopeasti NPU:n ja CPU:n käyttöön.
Kioxian ensimmäiset näytteet perustuvat yhtiön omaan UFS 5.0 -ohjaimeen ja kahdeksannen sukupolven BiCS FLASH -muistiin. Kapasiteetit ovat 512 gigatavua ja 1 teratavu, ja paketin koko on 7,5 × 13 millimetriä. Piirit on suunnattu seuraavan sukupolven huippuluokan älypuhelimiin, joissa tekoälyä ajetaan suoraan laitteessa.
Vaikka siirtonopeus lähestyy DRAM-muistia, yksi keskeinen ero ei muutu. Se on latenssi.
DRAM-muistin vasteaika on tyypillisesti kymmeniä nanosekunteja. NAND-flashissa puhutaan mikrosekuntien luokasta. Ero on siis helposti jopa tuhatkertainen. Prosessorin kannalta tämä on ratkaisevaa, sillä työmuistiin kohdistuvat muistiviittaukset tapahtuvat jatkuvasti ja hyvin pieninä, satunnaisina operaatioina.
Toinen rajoite liittyy kirjoitustapaan. DRAMissa yksittäisiä muistipaikkoja voidaan päivittää suoraan. NAND-flash taas kirjoittaa dataa sivuina ja tyhjentää muistia lohkoittain. Tämä edellyttää monimutkaista ohjainlogiikkaa, joka siirtää dataa ja tekee niin sanottua garbage collection -siivousta taustalla. Se lisää latenssia entisestään.
Kolmas ero on kestävyys. DRAM-muisti kestää käytännössä rajattoman määrän kirjoituksia. NAND-flashin solut kuluvat jokaisessa pyyhintäsyklissä, minkä vuoksi niiden elinikä on rajallinen. Työmuistin jatkuva päivittäminen kuluttaisi flash-muistin nopeasti loppuun.
Tämän vuoksi nopeutuvakin flash jää muistihierarkiassa eri rooliin kuin DRAM. UFS 5.0 tekee massamuistista aiempaa vähemmän pullonkaulan, mutta aktiivinen työmuisti pysyy edelleen DRAMina.
Käytännössä kehitys johtaa uudenlaiseen työnjakoon. Flash toimii suurten datamassojen ja tekoälymallien varastona, josta dataa voidaan striimata nopeasti laskentayksiköille. Varsinainen laskenta tapahtuu kuitenkin edelleen DRAM-työmuistissa, jossa latenssi on riittävän pieni prosessorin jatkuviin muistiviittauksiin.
