Technologie i wydarzenia
Artykuł
Mateusz Brzostek, Środa, 19 sierpnia 2015, 15:57

Podczas odbywającej się właśnie w San Francisco konferencji Intel Developer Forum firmy Micron i Intel opisały nowy rodzaj pamięci: 3D XPoint, która trafi na rynek w różnych urządzeniach pod nazwą Optane.

Ogólne właściwości nowej techniki wyglądają imponująco; Intel i Micron opisują 3D XPoint (czytaj: crosspoint) jako największy przełom w dziedzinie pamięci komputerowej od dziesiątków lat.

XPoint to pamięć nieulotna, jak NAND flash, czyli zachowuje swoją zawartość po odłączeniu zasilania. Jest za to o rząd wielkości gęstsza od DRAM (zapewnia większą pojemność na tej samej powierzchni krzemu), a opóźnienie odczytu jest tysiąc razy mniejsze niż w pamięci NAND flash.

Jak działa 3D XPoint?

3D XPoint to pamięć rezystywna. To znaczy, że zawartość komórki pamięci odczytuje się przez sprawdzenie jej oporności. Komórka zawiera materiał zmieniający oporność w zależności od prądu, jaki przez niego płynie. Stosowana powszechnie pamięć przechowuje informację w ten sposób, że gromadzi ładunek elektryczny w kondensatorze (DRAM) lub bramce tranzystora (NAND flash) albo zmienia polaryzację jakichś magnetycznych elementów (dyski twarde, taśmy magnetyczne). Zmiana oporności nie była wcześniej stosowana: choć sam pomysł jest bardzo stary, nikt do tej pory nie wyszedł poza fazę prototypu.

W pamięci XPoint komórki są położone pionowo między dwoma siatkami metalowych połączeń. Mogą być zorganizowane w działające niezależnie warstwy. Pierwsza generacja produktów Intela i Microna będzie zbudowana z dwóch warstw, jak na schemacie poniżej.

3D XPoint

Na przecięciu dwóch prostopadłych linii adresowych znajduje się dokładnie jedna komórka pamięci (żółto-zielona kolumna). Kiedy przyłożymy odpowiednie napięcie do wybranych linii adresowych, prąd popłynie przez wybraną komórkę. Żółty element na schemacie to selektor – tu jego rolę odgrywa dioda, która pozwala prądowi płynąć w jednym kierunku i zapobiega aktywowaniu komórki w sąsiedniej warstwie.

Zielony element to materiał zmieniający swoją oporność w zależności od płynącego prądu. Tak, to memrystor, choć nikt tego nie mówi wprost. Intel i Micron nie chcą tak nazywać techniki XPoint, żeby nie budzić skojarzeń z przyszłymi konkurencyjnymi produktami. Z kolei sama nazwa memrystor opisuje tylko zachowanie elementu, ale nie mówi, jakie zjawiska fizyczne je powodują – jest w praktyce bezużyteczna, bo nad różnymi rodzajami memrystorów pracują od lat dziesiątki firm i instytucji. Intel i Micron milczą na temat szczegółów działania: nie wiemy, czy opiera się ono na którymś ze znanych pomysłów (PCM – Phase Change Memory, PMC/CBRAM) czy na jakichś nowych materiałach. Na te pytania odpowie zapewne dopiero mikroskopowa analiza XPoint (kiedy już będzie dało się ją kupić).

Micron twierdzi, że komórki XPoint mogą przyjmować więcej niż dwa rozpoznawalne stany, zatem teoretycznie można by zbudować pamięć XPoint przechowującą więcej niż jeden bit w komórce (tak jak NAND flash TLC). Jednak praktyczne metody programowania i odczytywania takiego wariantu ciągle są opracowywane.

Pokazane na schemacie powyżej dwie warstwy są wytwarzane w kolejnych krokach litografii, na jednej powierzchni krzemowego wafla. Podobnie jak w pamięci 3D NAND nie mamy tu do czynienia z układaniem jąder czy przelotkami przez krzem. Pamięć XPoint jest wytwarzana w zupełnie tradycyjnej litografii, jedynie z wykorzystaniem nowych materiałów w części memrezystywnej. Pierwsze czipy będą produkowane w fabrykach Microna w USA, w procesie technologicznym klasy 20 nm. Intel i Micron nie planują licencjonować tej techniki ani rozbudowywać fabryk (na razie), a mimo to chcą zaspokoić cały popyt. To może oznaczać, że spodziewają się małego popytu (np. z powodu wysokiej ceny) albo jakiejś konkurencji.

3D XPoint w sklepach

Pamięć rezystywna to bardzo stary pomysł, który przyciągał przez lata uwagę wielu firm oraz instytucji i doczekał się licznych prototypów. Firmy Intel i Micron zachowały swoje postępy w tajemnicy i wszystko wskazuje na to, że XPoint będzie pierwszą techniką pamięci rezystywnej, jaka trafi do sprzedaży. 3D Xpoint będzie mieć nazwę handlową Optane.

Na początek Intel planuje zbudować z XPoint moduły pamięci, kompatybilne elektrycznie i mechanicznie z DDR4. Odpowiednio przygotowany kontroler pamięci w nadchodzących serwerowych procesorach Intela będzie mógł korzystać jednocześnie z pamięci DDR4 (traktując ją jako bardzo dużą pamięć podręczną) i z pamięci Optane. Ogromna (w stosunku do DRAM) pojemność i nieulotność takich modułów będą ogromnymi zaletami w niektórych serwerowych zastosowaniach (szczególnie w analizie danych w pamięci czy nowoczesnych bazach danych).

Technika 3D XPoint/Optane trafi też do domowych użytkowników. W 2016 roku Intel chce zacząć sprzedawać nośniki SSD dla wymagających z tym typem pamięci. Będą dostępne w różnych formach: M.2, U.2 i kart rozszerzeń PCI Express. Będą również dostępne w komputerach przenośnych. Cena? Jak twierdzi Intel, pamięć Optane będzie znacznie tańsza od DRAM tej samej pojemności, ale znacznie droższa od tak samo pojemnej NAND flash. Szczegóły poznamy zapewne na początku przyszłego roku.

Konkurs Palit Polska
Ocena artykułu:
Ocen: 6
Zaloguj się, by móc oceniać
Trismegistos (2015.08.19, 16:15)
Ocena: 29

0%
Marton @ 2015.08.19 16:08  Post: 899165
Czy rzeczywiście są nam potrzebne SSD ze 100x niższym czasem dostępu? Już teraz jest on rewelacyjny


64KB pamięci starczy każdemu.
1999 (2015.08.19, 16:17)
Ocena: 14

0%
Wolałbym pojemniejsze SSD o obecnej wydajności niż obecną pojemność przy wyższej szybkości
Obsesion (2015.08.19, 16:23)
Ocena: 3

0%
Poczekamy na gotowe produkty
barwniak (2015.08.19, 16:30)
Ocena: 13

0%
Przyszłość pokaże. Pewnie ceny dzisiejszych Nvme M.2 przy tych konstrukcjach wydadzą się przystępne. Ale jak liczba producentów się powiększy, to może za kilka lat wyprą NAND flash.
DarudeSandstorm (2015.08.19, 16:41)
Ocena: 22

0%
Trismegistos @ 2015.08.19 16:15  Post: 899172
Marton @ 2015.08.19 16:08  Post: 899165
Czy rzeczywiście są nam potrzebne SSD ze 100x niższym czasem dostępu? Już teraz jest on rewelacyjny


64KB pamięci starczy każdemu.


Światowe zapotrzebowanie szacuję na jakieś pięć komputerów.
Tabalan (2015.08.19, 17:04)
Ocena: -3

0%
Cena? Jak twierdzi Intel, pamięć Optane będzie znacznie tańsza, niż ta sama pojemność DRAM-u, ale znacznie droższa, niż ta sama pojemność NAND flash. Szczegóły poznamy zapewne na początku przyszłego roku.
Czyli zabawka dla entuzjastów. Ciekawe co Intel ma na myśli z tym 'znacznie'.
Atak_Snajpera (2015.08.19, 17:47)
Ocena: 18

0%
Trismegistos @ 2015.08.19 16:15  Post: 899172
Marton @ 2015.08.19 16:08  Post: 899165
Czy rzeczywiście są nam potrzebne SSD ze 100x niższym czasem dostępu? Już teraz jest on rewelacyjny


64KB pamięci starczy każdemu.

640 KB
agent_x007 (2015.08.19, 18:11)
Ocena: 5

0%
Gdyby np. 128GB było w cenie SSD'ka o pojemności 256GB, to bym się skusił :)
Edytowane przez autora (2015.08.19, 18:33)
Zaloguj się, by móc komentować
Artykuły spokrewnione
Facebook
Ostatnio komentowane