На специальной пресс-конференции главный вице-президент Intel, Роб Крук (Rob Crooke), и главный управляющий Micron, Марк Дуркан (Mark Durcan), представили принципиально новый тип архитектуры хранения (памяти) под называнием 3D XPoint (читается: кросс-пойнт, Cross Point).

Поскольку обещана скорость в 1000 раз больше флэш-памяти NAND (логическое НЕ-И), стоит внимательнее посмотреть на эту самую трехмерную крестообразную (3D XPoint) штуковину. Реальная продукция обещана в 2016 году, а пока основной новостью стало сотрудничество Intel и Micron.

Прошло уже 26 лет со дня появления флэш-памяти типа NAND Flash, ставшей промежуточным вариантом между быстрой, дорогой и энергозависимой памятью DRAM (Dynamic random access memory, динамическая память с произвольным доступом) и энергонезависимыми устройствами внешней памяти на основе накопителей на магнитных дисках. Основными недостатками флэш-памяти, и памяти NAND в частности, остается низкая скорость в сравнении с оперативной памятью из-за блочного доступа и малый срок службы, который пользователи не замечают из-за постоянного перераспределения ячеек флэш-памяти контроллером и высокого уровня резервирования.

В полупроводниковой памяти 3D XPoint планируется скорость записи/чтения в 1000 раз выше NAND, 1000-кратное повышение срока службы в сравнении с NAND и 10-кратное повышение плотности размещения ячеек памяти на кристалле в сравнении с памятью DRAM. Учитывая, что скорость существующих NAND-накопителей опять же в 1000 раз превышает традиционные механические устройства хранения на жестких дисках, Intel и Micron обещают полностью изменить архитектуру хранения данных в вычислительных устройствах за счет новой памяти со сравнимой с DRAM скоростью, но без потери информации при отключении питания, как во флэш-памяти и жестких дисках.

Современные технологии памяти предполагают компромисс. На рисунке показано сравнение по скорости обмена (Speed), стоимости (Cost) и зависимости от подачи питания (Volatility). В современных технологиях памяти мы может достичь повышения производительности, но только за счет высокой стоимости за хранение мегабайта и не нужно надеяться на сохранение данных при снятии питания. Любо можно выбрать приемлемую стоимость, но за счет снижения скорости. В идеале, нам нужна быстрая, недорогая и энергонезависимая память.

«Это вполне реальная технология, а не схемы в PowerPoint» – пошутил на пресс-конференции Марк Дуркан и раскрыл коробку, в которой оказалась реальная пластина с кристаллами новой памяти. «Она позволит применить абсолютно новую концепцию архитектур приложений, памяти и компьютера. Она полностью изменит наше представление об электронике в целом» – продолжил Дуркан.

Intel и Micron надеются к 2020 году выйти на уровень 44 зеттабайт (1 зеттабайт состоит из 1000 экзабайтов, каждый из которых позволяет хранить 36 тыс. лет видео с качеством HD).

Память 3D XPoint не использует движение электронов, а основана на некотором материале, называние которого не сообщается. Однако заявлено о применении принципиально иных физических принципов. Известно о металлических проводниках для адресации ячеек памяти и хранении информации за счет изменения сопротивления этих ячеек (очевидно магнитным способом, без участия электронов). Вполне понятно повышение плотности хранения за счет трехмерного (3D) перекрестного (Crosspoint) расположения ячеек с доступом сверху или снизу. Возможно некоторая аналогия с новой широкополосной памятью High-Bandwidth Memory, представленной компанией AMD в видеокартах Radeon, но с разительным увеличением наиболее важных характеристик.

Структура Cross Point – перекрестная структура с перпендикулярными проводниками позволяет подключить субмикронные столбцы. К отдельной ячейке памяти можно обратиться при выборе верхнего и нижнего проводника. Non-Volatile (энергонезависимость) означает сохранение данных при отключении питания, что прекрасно для любых устройств хранения информации. High Endurance (длительный срок службы или высокая износостойкость) – в отличие от других технологий хранения в памяти, 3D XPoint не сильно зависит от количества циклов записи, что обеспечивает износостойкость и ведет к повышению надежности. Transforming the Memory Hierarchy (изменение иерархии памяти) – впервые мы имеем быструю, недорогую и энергонезависимую технологию, которую можно использовать для системной памяти и [внешнего] хранения. Stackable (возможность стекирования) – эти тонкие слои памяти можно стекировать для повышения плотности. Selector (селектор) – хотя DRAM требует транзистора в каждой ячейке памяти (что делает ее объемной и дорогой), величина напряжения для каждого селектора по технологии 3D XPoint позволяет считывать или записывать ячейку без применения транзистора. Memory Cell (ячейка памяти) – каждая такая ячейка хранит один бит информации (один разряд данных). Плотность от 8 до 10 раз выше DRAM – простая стекируемая конструкция без транзисторов позволяет разместить больше ячеек памяти в меньшем пространстве, что очень важно для снижения стоимости.

Я даже не берусь загадывать, что даст такая память конечным пользователям, поскольку вычислительная мощность возрастет в тысячи раз и устраняется наиболее «узкое» место – поток данных к процессору. Причем в Intel планируют для новой памяти стоимость «где-то между NAND и DRAM для стоимости за бит».

Заметим, что о резисторах для памяти (memrister) уже отчиталась Hewlett-Packard, но дальше разговоров и опытного образца дело пока не пошло (по сути, работы в этой области были свернуты). Но Intel уже имеет некоторый опыт на уровне устройств в создании скоростных конвейеров память-процессор (вспомним NVME – Non-Volatile Memory Express, энергонезависимая экспресс-память для флэш-накопителей), поэтому на системном уровне проблем не возникнет. Остается только удачно запустить новую память в производство.

Источник:
http://hothardware.com/news/intel-and-micron-jointly-drop-disruptive-game-changing-3d-xpoint-cross-point-memory-1000x-faster-than-nand
http://www.computerworld.com/article/2953829/solid-state-drives/intel-and-micron-3d-xpoint-memory-what-the-heck-is-it-itbwcw.html
http://www.computerworld.com/article/2952644/computer-hardware/3d-xpoint-memory-could-change-computing-as-much-as-ssds.html

Intel и Micron изобрели ReRAM: встречаем память 3D XPoint

Компании Intel и Micron вчера вечером с необычной помпой представили новый и революционный вид энергонезависимой памяти 3D XPoint (XPoint произносится как cross-point или пересечение, узел). По словам разработчиков — это самое великое изобретение в отрасли со времён разработки NAND-флэш. Новая энергонезависимая память 3D XPoint в 1000 раз быстрее NAND-флэш, в 1000 раз устойчивее к износу и в 10 раз плотнее DRAM. Короче, теперь заживём.

Опытные образцы памяти 3D XPoint начнут выпускаться чуть позже в текущем году. Первые продукты на основе новой памяти Intel и Micron начнут выходить уже в 2016 году. Первое поколение памяти 3D XPoint выпускается в виде 128-Гбит микросхем с двухуровневой структурой, где каждый слой имеет ёмкость 64 Гбит. Техпроцесс не уточняется. Производство будет налажено на 300-мм заводе Micron в штате Юта, который, как считается, относится к совместному с Intel предприятию IM Flash Technologies. По мере развития технологии в микросхемы 3D XPoint можно будет добавлять новые слои и заметно наращивать объём решений без значительного увеличения себестоимости.

Разработчики признают, что память 3D XPoint относится к резистивной памяти — ReRAM. Однако держат в тайне механизм переключения узла. Наиболее распространенный метод работы ячейки такой памяти заключается в том, что в объёме ячейки памяти под воздействием управляющих напряжений происходит насыщение ионами действующего вещества и возникают устойчивые токопроводящие нити (например, из ионов меди или серебра). Особая фишка этого метода заключается в том, что насыщение может иметь разную плотность и, соответственно, может создать в ячейке разное сопротивление. Фактически — записать значительно больше одного бита данных. Компании Intel и Micron пока представили память с записью одного бита данных.

Если верить авторам сайта EE Times, в Intel заявили об иной, а не «нитевидной» структуре переключения в ячейках 3D XPoint. В компании пока скрывают механизм работы новой памяти, но он может относиться к другом механизму переключения — CeRAM (Correlated Electron RAM). Как бы там ни было, компании Intel и Micron с высокой вероятностью помогут начать выпуск энергонезависимой памяти нового типа. Это будет хорошим стимулом для конкурентов. Быть может даже появится мифический мемристор компании HP.
Подробнее: http://www.overclockers.ru/hardnews/69969/intel-i-micron-izobreli-reram-vstrechaem-pamyat-3d-xpoint.html