Когда я писал в начале года статью Кто есть кто в мировой микроэлектронике, меня удивило, что в десятке самых больших полупроводниковых компаний пять занимаются производством памяти, в том числе две только производством памяти. Общий объем мирового рынка полупроводниковой памяти оценивается в 110 миллиардов долларов и является постоянной головной болью участников и инвесторов, потому что, несмотря на долгосрочный рост вместе со всей индустрией микроэлектроники, локально рынок памяти очень сильно лихорадит 130 миллиардов в 2017 году, 163 в 2018, 110 в 2019 и 110 же ожидается по итогам 2020 года.

Объем рынка памяти близок к трети всей микроэлектроники, а в десятке самых больших компаний памятью занимается половина. Так чем же полупроводниковая память такая особенная? Давайте разбираться.

Особую важность памяти придает то, что ее всегда нужно много. Я бы даже сказал, что ее всегда нужно больше, чем есть. Билл Гейтс, которого вы наверняка сейчас вспомнили, на самом деле никогда ничего не говорил про 640 Кб, примерно как Мария-Антуанетта ничего не говорила про пирожные. Впрочем, в начале восьмидесятых 640 КБ были огромной цифрой. И что с того, что памяти нужно много? спросите вы. Очень просто большие тиражи позволяют разработчикам концентрироваться на одном продукте и оптимизировать не только дизайн, но и технологию производства. Сейчас в большинстве случаев чипы памяти производятся на фабриках, специально предназначенных для чипов памяти и принадлежащих производителям памяти. Это принципиальное отличие от всех остальных типов микросхем, где пути разработчиков и производителей давным-давно разошлись, и бал правят контрактные фабрики типа TSMC.

Начнем, собственно, с определения и классификации. Точнее, с классификаций, потому что типов памяти очень много, и различных применений тоже. Классическое разделение памяти по применению на кэш-память, оперативную память и память хранения данных. Оно же примерно соответствует делению на статическую (SRAM), динамическую память (DRAM) и диски (HDD и SSD).

Зачем нужны разные типы памяти? Почему нельзя выбрать самый лучший и производить только его? Разница растет из того, что для разных применений важны разные качества памяти. В кэше, рядом с вычислительными мощностями скорость. В хранении объем и энергонезависимость. В оперативной памяти плотность упаковки. Разумеется, никто бы не отказался от быстрой, плотной, энергонезависимой и малопотребляющей памяти, но соединить все эти качества в одной технологии еще никому не удалось, поэтому приходится совместно использовать разные варианты в тех частях систем, куда они подходят лучше всего.

Кэш-память

Самый первый уровень памяти в вычислительной системе это регистровый файл и кэш-память. Для них определяющее значение имеет скорость доступа, а вот объем может быть небольшим, особенно если его вдумчиво наполнять. Кэш обычно делается на основе статической памяти. Ячейка статической памяти может быть выполнена по-разному, но обязательно содержит в себе положительную обратную связь, которая позволяет хранить информацию и не терять ее (в отличие от динамической памяти, которой требуется периодическая перезапись). В КМОП-технологии ячейка статической памяти состоит из четырех транзисторов собственно запоминающего элемента и одного и более транзисторов, обеспечивающих чтение и запись информации. Промышленный стандарт так называемая 6T-ячейка.

Шесть транзисторов это очень много, особенно в сравнении с DRAM или флэш-памятью, где для хранения одного бита информации требуется два, а то и всего один элемент. Тем не менее, скорость работы сделала свое дело, и в большинстве современных цифровых микросхем статическая память занимает десятки процентов площади. Этот факт, кстати, сделал ячейку SRAM точкой опоры в определении проектных норм производства чипов: когда маркетинговые цифры те самые пресловутые 28, 7 или 5 нм отвязались от физических размеров элементов на кристалле, улучшение плотности упаковки стали считать как соотношение площади ячейки SRAM на старом и новом техпроцессах. Если в новой технологии ячейка стала в два раза меньше, значит проектные нормы уменьшились в корень из двух раз.

Отдельные чипы SRAM были популярны в составе многокристалльных микропроцессоров, таких как девайсы, построенные на базе серии Am2900 или советской 581 серии. При этом, как только появилась возможность поместить достаточно транзисторов на один чип, кэш-память стали размещать на том же кристалле, что и вычислитель, чтобы сэкономить мощность и увеличив скорость работы, избавившись от медленных и громоздких соединений между чипами. В современных микропроцессорах на одном кристалле помещается многоуровневый набор блоков кэш-памяти объемом в несколько Мегабайт. Это, кстати, привело к тому, что рынок SRAM как отдельного продукта практически перестал существовать: его объем оценивается всего в 420 миллионов долларов, то есть в 0.3% от всего рынка полупроводниковой памяти, и продолжает сокращаться. Последние из остающихся могикан чипы для тяжелых условий эксплуатации, вроде космоса, высокотемпературных промышленных установок или медицинской техники, где нельзя свободно применять обычные коммерческие микросхемы и где из-за этого микроэлектронный прогресс несколько отстает. Есть некоторые перспективы роста в автомобильной электронике и в интернете вещей, где для постоянно включенных устройств не играет роли главный недостаток SRAM неспособность хранить информацию после отключения питания. Только хранить, а не обрабатывать SRAM может с минимальным энергопотреблением, так что это может быть интересным вариантов. Впрочем, в этой конкретной нише, кроме флэш-памяти, есть еще активно развивающиеся новые виды памяти, такие как MRAM, так что перспективы на самом деле весьма туманны, а производители один за одним уходят из стагнирующего сегмента, что позволило Cypress получить больше половины рынка повторюсь, крошечного по мировым меркам.

Оперативная память и динамическая память

Главный недостаток статической памяти большое количество элементов в каждой ячейке, прямо транслирующееся в высокую стоимость, а также в большие габариты. Для того, чтобы преодолеть этот недостаток (а на самом деле еще и огромные габариты повсеместно использовавшейся в шестидесятых и начале семидесятых памяти на магнитных сердечниках) была придумана динамическая память.

Намного более простая ячейка позволяет существенно увеличить количество памяти на кристалле. Уже самый первый серийный кристалл DRAM (Intel 1103) в 1970 году содержал 1024 бита, а современные чипы умещают уже 16 Гигабит! Это стало возможным благодаря постоянному прогрессу технологии производства, а именно разнообразным улучшениям конструкции интегрального конденсатора. Если в самых первых чипах использовалась просто МОП-емкость, крайне похожая по конструкции на транзистор, в современных чипах DRAM конденсатор для экономии площади располагается не горизонтально, а вертикально, под или над транзистором.

То, что технологический прогресс в области DRAM сосредоточен на конденсаторе, и обусловило обособление отрасли и появление компаний, специализирующихся на разработке памяти и больше ни на чем.

Небольшой исторический экскурс, про Intel

Компания Intel была основана в 1968 году с прицелом на рынок памяти. Основатели фирмы считали, что относительно новые тогда интегральные схемы имеют потенциал вытеснить с рынка вычислительных машин память на магнитных сердечниках. Первыми продуктами Intel были чипы биполярной статической памяти, почти сразу же за ними последовала серия крайне успешных чипов DRAM, а вот заказы на разработку микропроцессоров очень долго рассматривались как что-то временное и побочное до середины восьмидесятых, когда серьезная конкуренция со стороны японских производителей DRAM, таких как Toshiba, вынудила компанию уйти с рынка памяти.

Позднее, Intel развивал бизнес по производству флэш-памяти, совместно с другой американской компанией, Micron, но буквально на днях продал эти активы ей же, и в ближайшем будущем под маркой Intel будет выпускаться только память Optane, основанная на фазовых эффектах.

Общий объем мирового рынка DRAM оценивается в 60-80 миллиардов долларов и составляет чуть больше половины мирового рынка памяти. Оставшуюся часть почти целиком занимает NAND Flash, а на долю всего остального разнообразия приходится не более трех процентов рынка. Производство чипов DRAM держится на трех китах корейских Samsung и SK Hynix, а также американской компании Micron. Все три в пятерке крупнейших полупроводниковых компаний мира, причем если Samsung чем только не занимается, то Micron и SK Hynix производят только памяти, DRAM и Flash. Три гиганта занимают без малого 95% рынка, а остатки рынка почти полностью разделены между несколькими тайваньскими компаниями.

Основные рыночные ниши это потребительская электроника, включая смартфоны (40-50%), а также персональные компьютеры (15-20% ), серверное и телекоммуникационное оборудование (20-25%). Самые большие перспективы роста при этом ожидаются в автомобильном секторе, благодаря разного рода автопилотам и другим системам помощи водителю, а также в вычислениях, связанных с искусственным интеллектом.

Стоит отметить, что все чаще речь идет не о привычных нам планках памяти, а об аккуратной интеграции чипов на плату телефона или даже непосредственно в корпус процессора, в виде так называемой HBM high bandwidth memory. Такая конфигурация позволяет увеличить пропускную способность памяти за счет использования многоразрядных шин, которые нет возможности реализовать при соединении корпусов на печатной плате, уменьшить задержки и потребление, а также эффективно разместить кристаллы памяти в несколько слоев, разместить большую емкость на меньшей площади.

Впрочем, и планки памяти тоже никуда не денутся в обозримом будущем, и спрос на них стабильно растет стараниями не только геймеров, но и производителей серверов. Объем рынка модулей памяти составляет приблизительно 16 миллиардов долларов, и он выглядит как Гулливер в окружении лилипутов рыночная доля Kingston Technology превышает 80%, против 2-3% у ближайших конкурентов. При этом сами чипы Kingston закупают у двух из трех больших производителей Micron и SK Hynix. Samsung не привлекается, видимо, в силу того, что большинство их чипов DRAM предназначено для мобильных телефонов.

Еще один небольшой исторический экскурс, про Kingston

Kingston американская компания, основанная в 1987 году, стала одним из пионеров внедрения SIMM-модулей как удобной альтернативы прямому поверхностному монтажу микросхем памяти. Быстро развиваясь на фоне роста рынка персональных компьютеров, Kingston стали единорогом с миллиардной капитализацией уже к 1995 году, и с тех пор выросли еще на порядок, увеличив долю на рынке модулей DRAM c 25% до 80% и расширившись на производство других продуктов, таких как SSD, где Kingston тоже является мировым лидером, правда с более скромными 26% мирового рынка против 8% и 6% у ближайших конкурентов.

Kingston - интересный пример того, как можно быть успешной электронной компанией без собственной разработки микросхем и без полной вертикальной интеграции, популярной в последнее время. Добавленную стоимость и уникальные характеристики можно обеспечить на разных этапах создания продукта, и как раз Kingston как успешная электронная компания без собственного производства микросхем может быть хорошим примером для отечественных разработчиков.

А что же японцы, правившие бал в восьмидесятых и вытеснившие с рынка DRAM Intel? В 1999 году профильные подразделения Hitachi и NEC объединились в компанию Elpida, которая позже поглотила DRAM-бизнес Mitshibishi. В двухтысячных компания активно развивалась, много вкладывала в перспективные производства и была поставщиком, например, для Apple.Но финансовый кризис 2009 года очень сильно подкосил Elpida, и в 2012 году она была вынуждена подать на банкротство, после чего была куплена Micron.

На этой печальной ноте давайте заканчивать с DRAM и переходить к flash-памяти, где все еще есть по крайней мере одна успешная японская компания.

Флэш-память и системы хранения данных

Главный недостаток как SRAM, так и DRAM то, что информация в них пропадает в случае, если им отключить питание. Но, сами понимаете, никогда не отключать питание довольно затруднительно, поэтому всю историю вычислительной техники использовались какие-нибудь системы для постоянного хранения данных начиная от перфокарт. Большую часть времени в качестве систем постоянного хранения данных использовались магнитные носители лента или жесткий диск. Жесткие диски сложные электромеханические системы, которые прошли огромный путь от первого образца IBM размером с небольшой холодильник, до 2.5-дюймовых HDD для ноутбуков. Тем не менее, прогресс в микроэлектронной технологии был быстрее, и сейчас мы с вами наблюдаем процесс практически полного замещения жестких дисков полупроводниковыми SSD. Последним годом денежного роста для рынка HDD был 2012, и сейчас он составляет уже не более трети от рынка флэш-памяти.

Ячейка флэш-памяти устроена как МОП-транзистор с двумя затворами, один из которых подключен к схемам управления, а второй плавающий. В обычной ситуации на плавающем затворе нет никакого заряда, и он не влияет на работу схемы, но если подать на управляющий затвор высокое напряжение, то напряженности поля будет достаточно для того, чтобы какое-то количество заряда попало в плавающий затвор, откуда ему потом некуда деться даже если питание чипа отключено! Собственно, именно так и достигается энергонезависимость флэш-памяти для изменения ее состояния нужно не низкое напряжение, а высокое.

Чтение из флэш-памяти происходит следующим образом: на сток транзистора подается напряжение, после чего измеряется ток через транзистор. Если ток есть, значит на одном из двух затворов есть напряжение, если тока нет на обоих затворах ноль.

На практике структура чипов флэш-памяти несколько сложнее, потому что, кроме самого транзистора, есть еще металлизация управляющих линий, и инженерам пришлось пойти на некоторые ухищрения, чтобы уменьшить ее площадь. Изначально типов флэш-памяти было два NOR Flash и NAND Flash, различающихся как раз способом доступа к ячейкам. Названы они так по подобию соединения ячеек с соответствующими логическими элементами в NAND последовательно, в NOR параллельно.

Чтение из NOR Flash происходит ровно так, как описано выше, и позволяет удобно добраться до любого интересующего нас куска памяти. Чтение из NAND Flash несколько более занятно: для того, чтобы узнать значение интересующего нас бита в последовательно включенном стеке, нужно открыть управляющие затворы всех остальных транзисторов тогда на состояние выхода будет влиять только интересующий нас бит. Согласитесь, заряжать-разряжать множество управляющих затворов ради того, чтобы узнать значение только одного бита это как-то чересчур расточительно? Особенно с учетом того, что мы должны открыть управляющие затворы всех транзисторов не только в интересующем нас стеке, но и во всех соседних стеках, подключенных к тем же word line. Именно поэтому на практике NAND Flash читается не побитно, а целыми страницами. Это может показаться неудобным, ведь мы, по сути, делаем нашу память не совсем random-access.

Любые рассуждения на тему того, что лучше NAND Flash или NOR Flash, неизбежно натыкаются на мнение рынка, сделавшего однозначный выбор: объем рынка NAND 40-60 миллиардов долларов, а NOR около четырех. Почему же побеждает менее удобная память? Дело на самом деле не в удобстве или неудобстве, а в целевых приложениях и в стоимости. NOR Flash удобнее и быстрее читается, но очень медленно записывается, зато ячейка NAND Flash в два с лишним раза меньше, что, разумеется, критично в ситуации, когда вам нужно БОЛЬШЕ ПАМЯТИ.

Кроме того, если немного подумать над главным недостатком NAND Flash чтением только большими кусками, то в обычной вычислительной системе чтение из долгосрочной памяти в любом случае происходит большими кусками чтобы оптимизировать работу кэш-памяти и минимизировать число кэш-промахов. То есть этот недостаток на самом деле и не недостаток вовсе. Так что по факту единственное настоящее преимущество NOR Flash быстрота чтения, и ее основные применения так раз те, где требуется быстрое чтение, но не нужна частая и быстрая запись. Например, прошивки разнообразных embedded девайсов, где NOR Flash активно заменяет другие виды EEPROM.

Небольшое отступление: PROM

И, раз уж я упомянул EEPROM, нелишне обсудить и экстремальный случай когда память только читается, но не перезаписывается то есть Read-Only Memory или ROM. Такая память гораздо чаще используется в промышленных применениях и для разнообразных прошивок. Такая память может быть запрограммирована на этапе производства с помощью наличия или отсутствия металлических соединений (или транзисторов, как это было сделано в Intel 8086. Но что, если раз-другой записать память все-таки нужно, причем уже после того, как чип произведен? На этот случай существует довольно много разновидностей PROM (P programmable), довольно часто встраиваемых на кристалл вычислительной системы, например, микроконтроллера, но продолжающих активно использоваться и в качестве отдельных чипов.

Самый простой вариант это однократно программируемая память типа Antifuse, она же память на пережигаемых перемычках. Идея очень проста: у нас есть структура (транзистор или резистор), которая может быть необратимо разрушена, превратившись в короткое замыкание или разрыв цепи. Чтение такой памяти выглядит как проверка на наличие замыкания или разрыва, а запись возможна только один раз, потому что изменение структуры необратимо.

В случае, если может быть нужно записывать память несколько раз, например изредка обновлять прошивку, в дело вступают разные варианты EPROM (E erasable) и EEPROM (EE electrically erasable). Технологически они базируются на транзисторах с плавающим затвором и являются примитивной разновидностью флэш-памяти. Сейчас под термином EEPROM обычно подразумевают NOR Flash c возможностью побайтной записи и удаления данных.

NAND Flash

Что же касается NAND Flash, то ее стоимость за бит уже давно снизилась настолько, что этот вид памяти стремительно завоевывает рынок памяти для хранения информации, один за одним забивая гвозди в крышку гроба HDD и, например, дав на возможность иметь много памяти в крошечных мобильных телефонах. Ключевые производители чипов NAND Flash Samsung (33% и почти половина накопителей для телефонов), Kioxia (бывшая Toshiba, 20% рынка), Western Digital (14%), SK Hynix (11%), Micron (10%), Intel (8%).

Из этого списка, впрочем, надо исключить Intel, которые недавно объявили о переходе своей доли в совместном с Micron производстве к последним и об уходе с рынка флэш-памяти. Еще один интересный игрок Western Digital, один из гигантов HDD, ныне стремительно переориентирующийся на твердотельные диски и ставший для этго уникальным зверем fabless-производителем памяти. WD выкупили для этого больше трети производственных мощностей Kioxia, которые делают одни и те же чипы для себя и для клиента. Еще одно неожиданное последствие переориентации WD они стали одним из наиболее заметных участников коммьюнити RISC-V, активно внедряя эту систему команд в свои контроллеры накопителей.

И в завершение рассказа про NAND Flash, надо непременно рассказать о произошедшей в последние годы технологической революции. Флэш-память, как и обычная микроэлектроника, уже уперлась в технологический предел миниатюризации транзисторов, и если в вычислительных системах можно хотя попробовать отыграть что-то за счет архитектуры, то в памяти плотность упаковки это главное и единственное, что по-настоящему волнует. Поэтому, пока разговоры о переходе обычных КМОП-микросхем в третье измерение все еще остаются разговорами, 3D NAND уже четыре года как массово присутствует на рынке, позволяя разместить на кристалле в десятки, а то и в сотни раз больше ячеек памяти, чем обычное планарное решение.

На электрической схеме выше транзисторы размещены последовательно, сверху вниз, тогда как в планарном варианте изготовления они расположены на плоскости, занимая ценную площадь на кристалле. Однако простая и монотонная структура позволила реализовать самое логичное, что можно сделать сквозной вертикальный канал транзистора, выглядящий примерно так же, как и электрическая схема (и показанный на схеме справ желтым, идущим сквозь зеленые затворы). Разумеется, оно только звучит логично и просто, а на практике создание глубокого отверстия с вертикальными стенками это одна из самых сложных операций, возможных в микроэлектронной технологии. Тем не менее, инженерные задачи были решены, и сейчас такие этажерки, как на рисунке выше, включают в себя уже до 128 транзисторов в серийно производимых чипах и до 192 слоев в девайсах, ожидаемых через год-два. Проектные нормы производства современной флэш-памяти примерно соответствуют уровню 15-20 нм, так что такая плотность упаковки это эквивалент норм 0.1-0.2 нм! В обычном КМОП повторить этот фокус в точности не удастся, но свежие исследования по GAAFET предполагают упаковку нескольких горизонтальных каналов друг поверх друга. Samsung рассчитывают таким образом выйти на уровень 1 нм, а то и чуть меньше.

На этом мы прошли полный путь от кэша микропроцессора до памяти долговременного хранения и посмотрели на технологии, занимающие больше 97% рынка полупроводниковой памяти. Однако в оставшихся небольших процентах, в числе прочего скрываются и новые перспективные типы памяти, на которые тоже было бы неплохо взглянуть.

Новые типы энергонезависимой памяти

Читая научные исследования новых видов полупроводниковой памяти, я в какой-то момент перестал воспринимать их всерьез, потому что обещания златых гор можно было лицезреть ежегодно, а вот с готовыми к серийному производству продуктами вечно была напряженка. В основном исследования концентрировались и концентрируются на том, чтобы преодолеть разрыв между DRAM и флэш-памятью, создав нечто одновременно быстрое, энергонезависимое и дешевое. Никаких серьезных достижений на этом поприще пока не достигнуто, и те разработки, которые все же дошли до стадии коммерциализации, в основном составляют небольшую долю от рынка EEPROM, как в виде отдельных чипов, так и дополнительных опций в КМОП-технологии.

Три наиболее зрелых технологии такого рода это MRAM (магнитная RAM), FRAM (ферроэлектрическая или сегнетоэлектрическая RAM) и PCM (phase-change memory).

FRAM основана на сегнетоэлектрическом эффекте свойстве некоторых материалов менять свои свойства под действием высокого напряжения. В частности, в FRAM используется изменение емкости конденсатора. Эта память появилась в серийных продуктах, например в микроконтроллерах MSP430, еще двадцать лет назад, то почти тогда же проявился ее главный недостаток пленки сегнетоэлектрических слоев оказались плохо масштабируемыми, и развитие технологии остановилось на уровне 130 нм, а существующие до сих пор продукты в основном довольно старые радиационностойкие микросхемы. Впрочем, в последние годы работы по сегнетоэлектрикам снова активизировались, и возможно нас ждет новое пришествие FRAM, на этот раз в виде FeFET, где из сегнетоэлектрика будет делать затвор транзистора.

Разные варианты MRAM используют несколько физических эффектов, позволяющих манипулировать спином магнитных материалов и посредством него, на их электрические свойства. По сути, мы говорим о физической реализации концепции мемристора резистора, сопротивление которого зависит от его предыдущего состояния. Первые серийные чипы MRAM появились еще в 2004, но проиграли технологическую войну флэш-памяти. Тем не менее, технология продолжает активно развиваться, подогреваемая тем, что у MRAM потенциально на несколько порядков большее количество циклов перезаписи, чем у флэш, а значит ее можно использовать как гибрид кэша и памяти долгосрочного хранения. Считается, что такое сочетание может быть востребовано в малопотребляющих микросхемах интернета вещей, и сейчас встраиваемые блоки MRAM предлагают такие именитые фабрики, как Samsung и GlobalFoundries.

PCM класс памяти, основанной на изменении фазового состояния некоторых веществ, например с кристаллического в аморфное, под действием внешних факторов типа высокого напряжения или кратковременного нагрева (обычно проводимого при помощи пропускания большого тока через запоминающий элемент). Потенциальные преимущества PCM примерно такие же, как у MRAM быстрое чтение и большое количество циклов перезаписи, что в теории может позволить заменить даже все три типа памяти одним унифицированным решением. На практике же изначальное внедрение PCM обернулось грандиозным провалом: в 2012 году Micron с помпой представили серийную линейку для применения в мобильных телефонах, однако уже к 2014 году все эти продукты были отозваны с рынка. Их вторая попытка стала более успешной совместно с Intel в 2017 году была представлена память 3D Xpoint и линейка SSD Optane (Intel) X100 (Micron). Продажи пока что невелики, но отзывы потребителей довольно хорошие. Посмотрим, выдержит ли новая технология проверку времени и сможет ли действительно потеснить традиционные SSD на основе NAND Flash.

Традиционная невеселая рубрика А что в России?

И, конечно же, мой рассказ был бы неполон без упоминания о том, что происходит в России. К сожалению, хорошего можно рассказать немного. Производство памяти это именно что производство, а с микроэлектронными заводами у россии довольно печальная ситуация. Соответственно, речи о собственных чипах DRAM и flash-памяти нет и в обозримом будущем не предвидится. А что есть?

Во-первых, есть какое-то количество микросхем SRAM. Самый технологически продвинутый продукт микросхема 1663РУ1, представляющая собой 16 Мбит статической памяти по нормам 90 нм, производства завода Микрон. Кроме этого чипа, есть и другие, в основном предназначенные для аэрокосмических применений.

Кроме статической памяти, есть еще одно производство Крокус-наноэлектроника, производящая MRAM. Расположенная в Москве фабрика КНЭ единственная в России, умеющая работать с пластинами диаметром 300 мм. Правда, Крокус-нано не обладает полным циклом производства, а может делать только металлизацию и совмещенные с ней магнитные слои, формирующие ячейку MRAM. Транзисторная часть при этом должна быть изготовлена на другой фабрике (иностранной, потому что в России с пластинами 300 мм работать некому). На сайте КНЭ заявлена доступность микросхем объемом от 1 до 4 Мбит, скоростью считывания 35 нс и записи 35/90/120/150 нс. Еще немного света на функционирование и происхождение этих чипов проливают также заявленные в качестве продуктов на официальном сайте сложнофункциональные блоки MRAM, совместимые с техпроцессами китайской фабрики SMIC и израильской TowerJazz. Вероятно, именно эти производители являются технологическими партнерами и при производстве собственных чипов КНЭ.

Последнее, о чем стоит упомянуть в контексте производства памяти в России это твердотельные системы хранения данных, являющиеся одним из важных драйверов импортозамещения в российской электронике. Российский рынок подобных систем оценивается в 122 миллиона долларов, доля отечественной продукции растет, идут жаркие споры насчет протекционистского законодательства и сравнения качества отечественных и импортных решений в общем, настоящая жизнь. К сожалению, как уже было сказано выше, о собственном производстве чипов NAND flash речи не идет, и под импортозамещением понимается сборка импортных чипов в корпус и на плату, а также разработка или адаптация встроенного ПО. Из хороших новостей в России ведутся разработки микросхем контроллеров флэш-памяти. Собственные контроллеры, хоть и не смогут решить проблему технологического отставания и зависимости от импорта, позволяют обеспечить контроль за функционированием импортных кристаллов памяти и безопасность решений на их основе. На этой позитивной ноте, я пожалуй, и закончу на сегодня.

КомпанияSynologyуже давно выпускает различные системы хранения данных, но жестких дисков иSSDв ассортименте до сих пор не было. Что побудилоSynologyпредставить на рынок собственные накопители? И чем они лучше конкурентов? Давайте разберемся. И начнем мы с жестких дисков.

В поисках надежности

При выборе системы хранения данных многие даже не задумываются, насколько важную роль играют жесткие диски. Между тем требования в бизнес-окружениях становятся все более строгими, здесь требуется не только высокая производительность, но инадежность и предсказуемость.

Synologyконтролирует все компоненты, из которых собираютсяNAS. Компания разрабатывает операционную системуDiskStationManager(DSM) и приложения, которые формируют программную экосистему. Что позволяет оптимизировать аппаратную и программную составляющую под слаженную работу. Но как быть с сотнями разных моделейHDDна рынке?

Synologyуже давно проводит расширенные тесты совместимости, по итогам которых рекомендует те или иные модели жестких дисков в списке совместимости с аппаратными компонентамиHCL(hardwarecompatibilitylist), который еще называют списком совместимости свендорамиQVL(qualifiedvendorlist). Надо сказать,подобные тесты требуют немалых сил и затрат.

У производителей жестких дисков обычно насчитывается не менее четырех линеекHDD(настольные, видеонаблюдение,NAS, корпоративные) и различные варианты емкости (2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18 Тбайт и выше), причем их приходится тестировать под различными системами хранения, которых за последние пять лет насчитывается уже более 60.

Поэтому не секрет, что многие результаты тестированияHDD"наследуются" по другим линейкам, вариантам емкости и системам хранения. У производителейNASпросто нет времени и ресурсов, чтобы протестировать все возможные комбинации, исходя из упомянутого разнообразия.

Однако рынок накопителей постоянно меняется. ПроизводителиHDDпредставляют новые варианты, иногда под старыми модельными номерами, даже если технология записи, прошивка или техпроцесс принципиально различаются. Даже вроде бы незначительные изменения на аппаратном или программном уровнеHDDмогут привести к проблемам, особенно при интенсивных нагрузках на систему хранения данных.

Что еще хуже, не все производители жестких дисков облегчают задачу для потребителей, которымприходится покупать "кота в мешке"без подробных спецификаций и технических характеристик. Со стороныSynologyподобная секретность производителей жестких дисков тоже затрудняет сертификациюHCL.

Для надежной работы системы хранения требуется предсказуемость. И только переход на жесткие диски собственного производства позволитSynologyобеспечить предсказуемость для своих клиентов они могут быть уверены, что специалистыSynologyвыбрали самое лучше.

Дополнительные преимущества

ЦельSynologyзаключалась в поиске наиболее надежных жестких дисков, для этого использовалась методика стрессового тестирования, которую компания применяет уже два десятилетия. Жесткие дискиHAT5300тестировались более 300.000 часов на каждой платформе, выпущенной после 2017 года.

Стрессовые тесты, состоящие из тысяч тестовых прогонов, симулируют окружение дата-центров и сценарии нагрузки 24/7. Проводились и простые тесты, такие как перезагрузка системы при разных температурных условиях, и сложные, связанные с доступом на уровне файлов. Задача ставилась в проверке работы накопителей в неидеальных и "тяжелых" условиях.

Впрочем, инженерыSynologyуделяли внимание не только надежности, но и производительности. Вертикальная интеграция между системами хранения и жесткими дисками позволяет оптимизировать их друг под друга. В итоге удалось добиться увеличения производительности до 23% по сравнению со сравнимыми жесткими дисками на рынке.

КлиентыSynologyполучат не только тщательно протестированное решение, но и самые быстрые жесткие диски на рынке для систем хранения данныхSynology.

Тесты оценивали пропускную способность последовательного чтения при обращении нескольких клиентов.Synologyиспользовала 12 жестких дисков в системеSA3600, которые были объединены в массивRAID5. Для сравнения были взяты жесткие диски идентичной емкости 12 Тбайт и класса (Enterprise). Нагрузка выполнялась с помощью тестаIOMeter(блоки по 64 кбайт). Как можно видеть по графику, на системахSynologyжесткие дискиHAT5300 обеспечили более высокую последовательную скорость передачи данных.

Тесная интеграция сDSMдает и другие преимущества, такие как обновление прошивкиHDD, которое выполняется вместе с обновлением ОС. Знание всех спецификаций накопителей и их характеристик упрощает поиск проблем и их исправление в будущем, если таковые возникнут.

Наконец, поскольку теперь переменных в уравнении меньше,Synologyможет обеспечивать более быструю и эффективную поддержку клиентов.

Фокус на корпоративных клиентов, но в выигрыше оказываются все

Представив собственные накопители,Synologyсделала важный шаг вперед. Системы храненияSynologyтеперь стали еще более надежными, упростились поддержка и обслуживание, увеличилась производительность.

Проработанная годами методикавалидациипродуктов позволяет наиболее эффективно провести стрессовое тестирование. Что, как надеются инженерыSynology, увеличит доверие к продуктам компании со стороны корпоративных клиентов.

Первый пул на трех дисках HAT5300 8TBвRAID5, сетевое хранилищеSynologyDS1621xs+. Он используется для хранения обычных данных, когда высокая производительность ввода/вывода не требуется.

К этому можно добавить многолетнюю компетенцию и ноу-хау инженеровSynologyпо интеграции накопителей вDSM.

ЛинейкаHAT5300 не просто еще одни жесткие диски на рынке, это огромный шагSynologyв сторону повышения надежности, предсказуемости и производительности систем хранения данных. В конечном итоге в выигрыше окажутся все клиентыSynology.

СпецификацииHAT5300

Перейдем к спецификациям жестких дисков HAT5300. Жесткие диски пока представлены в трех вариантах емкости на 8, 12 и 16 Тбайт. Все они относятся к корпоративному классу (7.200 об/мин, кэш 256/512 Мбайт, нагрузка записи 550 Тбайт, гарантия 5 лет и т.д.). Ниже приведены ключевые спецификации новыхHDD, полную таблицу спецификаций можно посмотретьна сайтеSynology.

• Обновление прошивкиHDDчерезSynologyDSM

• Максимальная скорость до 274 Мбайт/с, для меньших емкостей указывается 230-262 Мбайт/с

• Заявлен прирост последовательной скорости чтения в окруженииSynologyNASдо 23%

• Скорость вращения шпинделя 7.200 об/мин у всех емкостей

• Кэш 256 или 512 Мбайт, в зависимости от емкости

• Рассчитаны на работу в режиме 24/7

• Протестированы 300К часов, чтобы гарантировать стабильную производительность в стрессовых условиях

• Время наработки на отказ 2,5 млн. часов у всех моделейHDD

• Нагрузка записи 550 Тбайт в год

• Гарантия 5 лет (только при использовании в совместимыхSynologyNAS)

В Диспетчере хранения сетевого хранилищаSynologyDS1621xs+ отображаются жесткие дискиHAT5300-8T.

Если обратиться ктаблице спецификаций, жесткие дискиSynologyHAT5300потребляют меньше или равное количество энергиив режиме бездействия и под нагрузкой по сравнению с корпоративными конкурентами такой же емкости, при этом они обеспечиваютболее высокую скорость передачи данных. Также иуровень шума ниже.

Кроме спецификаций не следует забывать овозможности обновления прошивкичерезDiskstationManager(DSM). Прошивку жестких дисков можно обновлять без их извлечения изNASи использования сторонних решений (подключение к ПК, запуск специальных утилит для прошивки). Что снижает время простоя хранилища и риск человеческой ошибки. Кроме того, теперь проще гарантировать, что все накопителиNASбудут использовать одинаковую версию прошивки. Независимо от того, когдаHDDбыли добавлены в массив и при каких условиях.

По сравнению с жесткими дисками других производителей линейкаSynologyHAT5300 выглядит очень привлекательной, поскольку спецификации весьма впечатляют. Мы получаем жесткие диски корпоративного класса, которые можно использовать максимально широко, в том числе и вNASклассаSOHOи домашних системах.

Дополнительные подробности жестких дисков HAT5300 можноузнать на сайтеSynology.

2,5" накопителиSAT5200

В 2020 годуSynologyвыпустила собственную линейку твердотельных накопителей SAT5200, которые ориентированы, главным образом, на использование всистемахFlashStation. В данном случае акцент ставится на максимальной производительности ввода/вывода и сокращении задержек в работе критически важных служб и приложений.SSDпредназначены для обработки интенсивных круглосуточных рабочих нагрузок без влияния на долговечность.

Synologyзаявила отличную нагрузку записи1,3DWPD, то есть накопитель может ежедневно перезаписываться 1,3 раза от своей емкости в течение гарантийного срока. Производительность произвольной записи блоками по 4 кбайт составляетдо 67.000IOPS.

Использование SAT5200 в составе систем FlashStation позволяет добиться уровня производительности 138 тысячIOPSiSCSIблоками по 4 кбайт (FS3400), 195 тысяч (FS3600) или 226 тысяч (FS6400).

Накопители SAT5200 ориентированы на интенсивные нагрузки, такие как обработка онлайн-транзакций (OLTP), базы данных и развертывание виртуализации. Поэтому они вряд ли будут интересны пользователям классаSOHOи домашним энтузиастам. Конечно, купить такойSSDможно, он будет работать вNASс высокой производительностью, но цена решения будет непропорциональной.

На сетевом хранилищеSynologyDS1621xs+ был создан второй пул на трех SAT5200 для высокой производительности ввода/вывода.

С другой стороны, если вNASс большим числом отсеков нужен отдельный массив с высокой производительностью ввода/вывода и минимальными задержками, то установить один или несколько SAT5200 можно. Здесь все зависит от сценариев использования.

Наконец, если вNASSynologyнет отдельного разъемаM.2, то дляSSD-кэширования можно выбрать и SAT5200. Но придется пожертвовать слотом дляHDD,что нежелательно.

Дополнительные подробностиSSDSAT5200 можно узнатьна сайтеSynology.

Кэширование: за и против

Твердотельные накопители NVMe серииSynologySNV3000 занимают отдельную нишу, поскольку они предназначены не для создания массивов хранения данных, а длякэширования сложных рабочих нагрузок в многопользовательской среде. Высокая производительность ввода/вывода повышает быстродействие системы и ускоряет обработку часто используемых данных.

ЛинейкаSNV3400в формате M.2 2280 NVMeориентирована наSynologyNASсо встроенными слотамиM.2. А линейкаSNV3500в формате M.2 22110 NVMe на стоечные серверыSynology. У моделей SNV3500 удлинение формата позволило добавить конденсаторы для защиты от сбоя электропитания.

Кэш наSSDили флэш-памяти являетсявесьма выгодным средством увеличения производительности массивовHDD, поскольку наиболее часто используемые данные хранятся наSSD. Конечно, отSSD-кэша выигрывают не все сценарии. Ниже мы как раз об этом и поговорим.

Сначала следует узнать, даст лиSSD-кэш значимый прирост в выбранном сценарии. Затем следует определиться с кэшем "только на чтение" или "на чтение/запись". И на последнем этапе подбираются оптимальныеSSD.

Для каких сценариев рекомендуетсяSSD-кэш?

SSD-кэш увеличивает производительность в сценариях, когдатребуется частый доступ к случайно расположенным блокам данных. Как правило,SSD-кэш увеличит производительностьSynologyNASв следующих сценариях:

• Файловый сервер (чем больше пользователей обращаются одновременно, и чем больше мелких файлов им требуется, тем больше будет выигрыш производительности). Под мелкими файлами подразумевается объем меньше 1 Мбайт.

• ХранилищаiSCSIиFibreChannel

• ВиртуальныемашиныиSynology Virtual Machine Manager

• Сервер баз данных

• Web-сервер

• Повторяющиеся задачи резервирования данных черезSynologyActiveBackupforBusiness

• Почтовый сервер

ИспользоватьSSD-кэш не рекомендуется, если объем часто используемых данных наSynologyNASпревышает максимальную емкость кэшаSSDили массив постоянно находится под высокой нагрузкой. Сброс кэша на дисковый массив требует определенных ресурсов, он может повлиять на производительность, если выполняется не в часы с минимальной нагрузкой. Мырекомендуем хранить большие объемы часто используемых данных на массивах, полностью состоящих изSSD, например, SAT5200, о чем рассказано выше. То же самое касается и запуска сценариев с интенсивной нагрузкой.

Не рекомендованные сценарии

SSD-кэш не будет улучшать производительность в сценариях, где преобладает последовательный доступ к данным. Поэтому прирост производительности отSSD-кэша будет минимальным, еслиSynologyNASиспользуется для следующих сценариев:

• Файловый сервер, который используется для скачивания/закачки крупных файлов

• Файловый сервер, у которого преобладает последовательный доступ

• Стриминг/воспроизведение видео

Кэш только на чтение или на чтение/запись?

SynologyNASпозволяет выбиратьдва типа кэшаSSD: только на чтение или на чтение/запись. Оба типа полезны для разных сценариев.

Выбор режима кэша.

SSD-кэш с чтением/записью всегда имеет избыточность. Если для кэша только для чтения требуется одинSSD, то для кэша чтения/записи нужны уже не меньше двухSSD.

Выбор устройствM.2 для кэширования.

SSD-кэш с чтением/записью возможен только на массиве с избыточностью. В данном случае дваSSD M.2вRAID 1.

Требования по оперативной памяти

У кэшаSSDимеются дополнительные требования по системной памяти.

• Для каждого гигабайтаSSD-кэша выделяется 416 кбайт системной памяти

• Максимум, одну четверть системной памяти можно выделить под поддержкуSSD-кэша

• Для поддержкиSSD-кэша можно использовать всю системную память, установленную дополнительно

• SSD-кэш нельзя сделать крупнее, чем позволяет системная память

Пример: для создания 800-ГбайтSSD-кэша требуется 800x416 = 332.800 кбайт = 333 Мбайт системной памяти.

Для 372 Гбайт кэша требуется 151,1 Мбайт системной памяти.

Подбираем правильныеSSD

При выборе кэширующихSSDдляSynologyNASследует оцениватьнадежность, стабильность производительности и защиту от сбоя электропитания.

Надежность: производители публикую значение нагрузки записиDriveWritesperDay(DWPD), которое указывает, сколько раз можно полностью перезаписать емкость накопителя в день на протяжении гарантийного периода.

Стабильность производительности:SSDдолжен показывать хорошие результаты по случайным операциям чтения/записи блоками по 4Kза определенное время. Данная производительность обычно представлена показателемIOPS(число операций ввода/вывода в секунду).ТакжеSSDдолжен гарантировать определенные минимальные задержки. Высокие значенияIOPSи стабильные низкие задержки очень важны для корпоративных окружений.

Защита от сбоя электропитания: если вSSDвстроена подобная защита, то после отключения электропитания данные не будут потеряны,SSDвернется к нормальной работе после восстановления питания.

Специально для функцийSSD-кэшированияSynologyпредлагает накопители форматаM.2 2280 и 22110NVMeв линейкахSNV3400иSNV3500, а также карты расширенияM2D20иE10M20-T1с двумяSSDM.2. Причем в последнем случае карта расширения предлагает еще и порт 10 Гбит/с.

НакопителиM.2 имеют расчетную ежедневную нагрузку записиDWPD0,68на протяжении пяти лет гарантии. Последовательная скорость чтения составляет3.100 Мбайт/с, записи 550 Мбайт/с (400 Гбайт) или1.000 Мбайт/с(800 Гбайт). У 400-ГбайтSSDзаявлена скорость случайного чтения блоками по 4 кбайт до 205KIOPS, у 800-Гбайт до375KIOPS. Производительность случайной записи блоками по 4 кбайт составляет 40К или70KIOPS, в зависимости от емкости. У накопителейM.2 "длинного" форм-фактора 22110 имеется дополнительная защита от сбоев электропитания.

Дополнительные подробности M.2 NVMe можно узнатьна сайтеSynology.

Производительность кэширования

Здесь мы хотели бы порекомендовать видеоролик, на котором показана производительностьвиртуальной машиныWindows10 под управлениемSynologyVirtualMachineManagerна массиве изHDDс кэшированием и без. Выше мы как раз отмечали, что сценарий виртуальных машин является рекомендованным дляSSD-кэша.

Без кэширования виртуальная машина в тестеCrystalDiskMark7 показала353 Мбайт/спо последовательному чтению и 189 Мбайт/с по последовательной записи. По случайному чтению и записи ситуация хуже. С очередьюQ32T16 результаты составили5,56и27,57 Мбайт/спо чтению и записи, с очередьюQ1T1 0,84и13,49 Мбайт/с, соответственно.

После активации кэша чтения/записи результаты оказались существенно выше:664 Мбайт/спо последовательному чтению, скорость записи немного "просела". ПроизводительностьIOPSувеличилась до85,89и100,84 Мбайт/ссочередью Q32T16 по чтению и записи, с очередьюQ1T1рост тоже заметный до12,44и27,66 Мбайт/с, соответственно.

К первому разделу на жестких дисках подключен кэшSSDдля ускорения работы.

Заключение

В статье мы рассмотрели историю создания жестких дисковSynologyHAT5300, а также преимущества по сравнению с обычнымиHDD. ДляNASSynologyжесткие диски HAT5300 станут лучшим выборомпо многим причинам, в том числе по производительности, надежности, удобству обслуживания и прошивки. Мы получаем жесткие диски корпоративного класса, которые можно использовать максимально широко, в том числе и в NAS для дома и малого/среднего офиса.

2,5"SSDSAT5200 ориентированы на интенсивные нагрузки, такие как обработка онлайн-транзакций (OLTP), базы данных и развертывание виртуализации. Поэтому они вряд ли будут интересны домашним энтузиастам. Разве что в некоторых специальных сценариях.

А вотSSDM.2 в линейкеSNV3400емкостью на 400 или 800 Гбайт можно рекомендовать для усиления современных сетевых хранилищSynology, оснащенных слотамиM.2. С помощью SNV3400 можно легкодобавить уровень кэширования данных, который даст преимущества во многих сценариях. В статье мы как раз из привели. В принципе, для кэширования можно использовать и упомянутый 2,5"SSD, но при этом теряется драгоценный слотHDD.

СегодняSynologyпредлагает и различные системы хранения данных, и накопители в ассортименте. Поэтому компания может предоставить готовые вертикальные решения со всеми оптимизациями производительности и гарантиями надежности. Паззл сложился.

Предыстория

Давным-давно, когда в мире жестких дисков только стали появляться твердотельные, я, как все прогрессивное человечество, озаботился приростом производительности посредством этой самой твердотельности носителей. Был куплен недорогой SSD марки Vertex, объемом 120 Гб и с успехом водружен в потроха компьютера. Не помню уже как туда заливалась система (и какая), с трудностями или без, но прирост скорости ощутился конкретно. К диску прилагалась наклейка со словами My SSD is faster then your HDD, что грело обладателя сего девайса.

Как видим из картинки c тех прошло более 4 лет, и за это время номер Винды вырос до десятки, а место на диске сократилось до критического. Как я не старался чистить загрузочный диск, десятая винда пухла неподецки, пока уже негде стало разворачивать пополнение, и на экран стали выплевываться разные меседжи от макрософта по этому поводу И тут кто-то мне сказал, что винда пухнет просто от времени и чистить диск бесполезно Поможет только либо переустановка, либо покупка нового диска. Наверно это правда.

А тут еще мне попалась статейка о том, что оказывается пропускная способность у шины PCI Express огого, а используется она как-то неправильно.

А тут еще появилась память форм-фактора М2 с какими-то бешенными цифрами по доступу

Судите сами:

SSD Kingston A2000 250GB SA2000M8/250G M.2, PCI Express 3.0 x4, контроллер Silicon Motion SM2263EN, микросхемы 3D TLC NAND, последовательный доступ: 2000/1100 MBps, случайный доступ: 150000/180000 IOps

Kingston потому что в два раза дешевле самсунга, а ежели не видно разницы, то зачем платить больше

Вот я и подумал, раз апгрейдиться, то в новый форм-фактор. Беда заключалась в том, что у моей материнской платы не было разъема М2, а поставить систему на такой скоростной диск очень хотелось

А еще я нашел, как кто-то уже проделал такой финт ушами и мне осталось только повторить. Причем агрейдили на моей материнке Ежели кому интересно, смотрим здесь.

а здесь еще и видос можно посмотреть на эту же тему

Казалось бы, все просто! Но не тут-то было

История

Был скачан новый биос, модифицирован для М2 по инструкции, все подготовлено, осталось дождаться переходника от китайцев М2 -> PCIExpress.

Пришел переходник. Все собрал, воткнул Биос видит диск, система не видит Оказалось, забыл проинициализировать. Ну ладно, заходим в управление компьютером в раздел управление дисками и там инициализируем. Это для таких, как я, забывчивых

Ура, система видит диск! Ну все, готовим загрузочную флеху, заливаем десятую винду

И в этом месте обнаруживается, что установка винды на данный диск невозможна Потому как выбранный диск имеет стиль разделов MBR

Ну ладно. Во время инициализации можно сделать стиль GPT. Опять лезем в инициализацию устанавливаем стиль разделов GPT, заливаем десятую винду

И в том же месте обнаруживается, что установка винды на данный диск невозможна Потому как выбранный диск имеет стиль разделов GPT (оказывается, это тоже противопоказание!) А еще в биосе типо нету какого-то драйвера для этого диска Впадаем в ступор

Да, еще забыл сказать, что после прошивки биоса, как в видосе, у меня комп выдал синий экран с грустным смайликом и сообщением, что типо ваш загрузочный диск недоступен, код ошибки и отсылку в техподдержку к майкрософту

Проблему решил с помощью многократных перезагрузок с попытками починки системой, в конечном итоге смог загрузиться через безопасную загрузку с сетевыми драйверами. Следующая загрузка была уже нормальной. Но тоже пришлось попотеть Было неприятно, подумал, что старой системе трында

В ступоре долго сидеть не рекомендуется, посему надо искать какой-то выход.

Случайно на разорванной упаковке от кингстоновского диска нахожу Softwate Activation Key для Acronis True Image HD О, эта же приблуда умеет клонить диски. В том числе и с системой.

Ну думаю, сейчас клонирую старый диск на новый и вуаля

Чтобы воспользоваться этим методом пришлось зарегистрироваться на сайте, создать эккаунт, установить прогу, активироваться Все, клонируем. Пробуем загрузиться

Обломатушки Выдало целый экран сообщений, что не фига, не буду загружаться нету бута или он какой-то не тот уже не важно

Более того, Acronis разфигачил диск 250 Гиг на тома на 120 Гиг (старая система) и остаток, еще 130 Гиг И соединить их обратно никак

После гугления находим несколько неработающих способов, но в конечном итоге помог этот:

Запускаем командную строку от имени администратора.

В командной строке вводим diskpart

Выводим список дисков при помощи команды list disk

Запоминаем номер нужного диска, и вводим select disk *, где вместо звёздочки вводим нужный номер.

Выводим список разделов - list partition

Тут находим раздел восстановления, запоминаем его номер и вводим select partition * вместо звезды номер раздела.

Наконец, вводим команду delete partition override после неё раздел будет затёрт.

Все эти манипуляции на Ваш страх и риск! Удалите не тот раздел - система не запустится!

Фух Сработало! Объединяем диск в первоначальный объем. Думаем, что дальше делать Продолжаем гуглить И тут я натыкаюсь на вот этот вот видос:

Там пол видео идет расжевывание не очень мне интересной информации, а вот во второй половине, как раз то, что мне было нужно. Вкратце я изложу, что было сделано, а кому нужно будет поподробнее смотрите видос. Там все понятно. Даже я понял.

Во-первых, использование программы Bootice, о которой я даже никогда не слыхал. Она понадобилась для переформатирования диска М2 для дальнейшего его использования в UEFI BIOS платформах. В этой проге создается так называемые ESP раздел (EFI System Partition) или загрузочный том. В видосе показано, как это делается. Появилась надежда, что раз диск форматируется таким специальным образом, то может он все-таки запустится

Во-вторых, далее показывается использование программы WinNTSetup. С помощью этой программы можно заливать Винду из образа, расположенного на локальном компе на другой диск этого же компа, что очень удобно. Как раз наш случай. Обращаю внимание, что в качестве загрузчика используется тот самый ESP раздел, о котором шла речь в предыдущем абзаце. Ну и в завершение нужно указать куда (на какой диск) мы будем заливать Винду.

Там, при указании пути к образу есть нюанс. Я не сразу понял, что произошло: указываешь один путь (причем каким-то странным способом), а в строке отображается совсем другое. Оказалось, что это нормально.

После установки некоторых дополнительных параметров программы запускается заливка Винды на новый SSD формата М2. По окончании процесса WinNTSetup попросит перезагрузку.

В этом случае я рекомендую загрузить сначала биос, там указать первым появившийся загрузчик ESP, после него наш диск M2 (они там отображаются раздельно) и после этого уже дать системе загрузиться. И еще я для чистоты эксперимента отключил старый SSD.

После загрузки должна начаться стандартная установка Windows 10. Во всяком случае у меня так было. Система встала без сучка и задоринки! Теперь у меня на диске С 250Gb на достаточно шустром SSD. Надеюсь хватит на ближайшие 4 года. А также надеюсь, что изложенное кому-то поможет не наступать на мои грабли. Всем удачи!