NANDフラッシュメモリを載せたメモリモジュール(NANDフラッシュ搭載DIMM)の開発が活発になってきた。NANDフラッシュ搭載DIMMを、サーバーの主記憶用DIMMスロットに装着することで、ストレージ(外部記憶)、あるいは、システムメモリ(主記憶)として利用する。 NANDフラッシュ搭載DIMMには、大別すると2種類のメモリ構成が存在する。1つは、DDR3 DRAMあるいはDDR4 DRAMと、NANDフラッシュメモリを混載したDIMMである。もう1つは、NANDフラッシュメモリだけを載せたDIMMである。いずれも「NVDIMM」あるいは「不揮発性DIMM」などと呼ぶことが多い。

DRAMとNANDフラッシュを混載したDIMMの動作 前者の「DRAMとNANDフラッシュを混載したNVDIMM」は、通常はDRAM DIMMとして利用する。CPUのDDRメモリコントローラからは、DRAMだけが見え、NANDフラッシュメモリは見えない。NVDIMMが搭載するDRAMの記憶容量とNANDフラッシュメモリの記憶容量は普通、同じである。DRAMとNANDが8GBずつ、あるいは、16GBずつ、といったメモリ構成になる。ほかには、NANDフラッシュ用のコントローラロジックがDIMMには搭載されている。 DRAMとともにNANDフラッシュメモリを搭載するのは、バックアップのためだ。停電(瞬時電源電圧低下を含む)が発生したり、不良発生によってシステムがリセットしたりすると、DIMMを載せたボードの電源が断たれる。通常のDRAM DIMMであれば、ここでDRAMの内容は全て、失われる。 NVDIMMでは電源の喪失を検知すると直ちに電源がバックアップ電源に切り換わり、DRAMのデータを保持する。バックアップ電源は通常、スーパーキャパシタ(大容量コンデンサ)である。スーパーキャパシタは永久に電源として機能するわけではない。スーパーキャパシタが貯蔵していた電気エネルギーを完全に放電すると、NVDIMMの電源は失われる。その前に、NVDIMMはDRAMのデータを全て、NANDフラッシュメモリに転送(コピー)する。 転送が完了したところでNVDIMMは自分用の電源を遮断し、システムの電源が復活するのを待つ。システムの電源が復活したら、NANDフラッシュメモリの内容をDRAMに書き戻す。同時にスーパーキャパシタを充電する。

DRAMとNANDを混載したDIMMのメリットとデメリット 「DRAMとNANDフラッシュを混載したNVDIMM」のメリットは、停電に対処するコストが大きく下がることだろう。場合によっては、無停電電源装置(UPS)を省ける。このメリットは大きい。 もう1つのメリットはダウンタイムの短縮である。DRAMのデータが全て消えた場合は、データを全てPCIe接続あるいはSAS/SATA接続のストレージ(HDDあるいはSSD)から転送しなければならない。これらのストレージをDRAMから見ると、NANDフラッシュメモリに比べて遅延時間(レイテンシ)がはるかに長く、また、データ転送速度が極めて遅い。データセンターやWeb系システムのようなリアルタイム処理が必要とされるシステムでは、ダウンタイムはすなわち、金額的損失になる。ダウンタイムは極力、短いことが望ましい。 デメリットはもちろん、DIMMのコストが上昇することである。部品コストだけでも、NANDフラッシュメモリとコントローラロジック、バックアップ電源用スーパーキャパシタのコストが通常のDRAM DIMMに加わる。