Видео: Intel 3D XPoint Technology (Ноябрь 2024)
В этом году на Intel Developer Forum компания раскрыла дополнительные технические подробности о своей предстоящей памяти 3D XPoint, которая может реально изменить архитектуру ПК, заполнив пробел между традиционной основной памятью и хранилищем.
Intel и Micron, которые вместе создали новую память и планируют производить ее на совместном предприятии в Лехи, штат Юта, заявили, что 3D XPoint в 1000 раз быстрее флэш-памяти NAND и в 10 раз больше плотности DRAM. Таким образом, это может быть более быстрая альтернатива современной флэш-памяти NAND, которая имеет большую емкость и является относительно недорогой, или работает в качестве замены или дополнения к традиционной DRAM, которая быстрее, но имеет ограниченную емкость. В IDF мы получили более подробную информацию о том, как это может работать в любом из этих решений.
Во время основного выступления Роб Крук, старший вице-президент и генеральный директор Intel® Non-Volatile Memory Solutions Group, объявил, что Intel планирует продавать дисковые накопители для центров обработки данных и ноутбуков, а также модули DIMM на основе новой памяти в 2016 году под маркой Optane. Он продемонстрировал твердотельный накопитель Optane, который в пять-семь раз превосходил производительность самого быстрого на сегодняшний день твердотельного накопителя Intel, выполняющего различные задачи.
Позже он и Аль Фацио, старший научный сотрудник Intel и директор по разработке технологий памяти, представили множество технических деталей, хотя они все еще держат в секрете некоторую важную информацию, такую как фактический материал, используемый для записи данных.
На этой сессии Крук поднял пластину, которая, по его словам, содержала память 3D XPoint, которая будет включать 128 Гбит памяти на кристалл. В общей сложности они сказали, что полная пластина может содержать 5 терабайт данных.
Фацио стоял рядом с моделью памяти, которая, по его словам, была в 5 миллионов раз больше фактического размера. Он использовал эту модель, которая показала только хранение 32 бита памяти, чтобы объяснить, как работает структура.
Он сказал, что у него довольно простая структура точек пересечения. При таком расположении перпендикулярные провода (иногда называемые линиями слов) соединяют субмикроскопические столбцы, и к отдельной ячейке памяти можно обратиться, выбрав ее верхний и нижний провода. Он отметил, что в других технологиях единицы и нули обозначаются путем захвата электронов - в конденсаторе для DRAM и в «плавающем затворе» для NAN. Но с новым решением память (обозначенная зеленым цветом в модели) представляет собой материал, который изменяет свои объемные свойства - это означает, что у вас есть сотни тысяч или миллионы атомов, перемещающихся между высоким и низким удельным сопротивлением, указывая на единицы и нули. Проблема, по его словам, заключается в создании материалов для хранения памяти и для селектора (обозначен желтым цветом в модели), который позволяет записывать или считывать ячейки памяти без использования транзистора.
Он не сказал бы, что это были за материалы, но сказал, что, хотя у него есть базовая концепция материалов, которые изменяются между высоким и низким сопротивлением для обозначения единиц и нулей, он отличается от того, что большинство в отрасли считают резистивным ОЗУ, так как часто используются филаменты и ячейки из примерно 10 атомов, в то время как XPoint использует объемные свойства, так что все атомы меняются, что облегчает производство.
Фацио сказал, что эта концепция очень масштабируема, так как вы можете добавить больше слоев или масштабировать производство до меньших размеров. Текущие чипы 128 Гбит используют два слоя и производятся на 20 нм. В сеансе вопросов и ответов он отметил, что технология создания и соединения слоев отличается от технологии 3D NAND и требует нескольких слоев литографии, поэтому затраты могут увеличиваться пропорционально по мере добавления слоев после определенной точки. Но он сказал, что, вероятно, было бы экономически выгодно создавать четырехслойные или восьмислойные чипы, и Крук пошутил, что через три года он скажет 16 слоев. Он также сказал, что технически возможно создать многоуровневые ячейки, такие как MLC, используемые во флэш-памяти NAND, но это заняло много времени с NAND и вряд ли произойдет в ближайшее время из-за производственных наценок.
В целом, по словам Фацио, мы можем ожидать, что емкость памяти будет увеличиваться при частоте, подобной NAND, удваиваясь каждые пару лет, приближаясь к улучшениям в стиле закона Мура.
По словам Крука, в 2016 году Intel будет продавать твердотельные накопители Optane, изготовленные по новой технологии в стандартном 2, 5-дюймовом (U.2) и мобильном форм-факторе M.2 (22 мм на 30 мм). Это было бы полезно в таких приложениях, как, например, активизация игр с большим открытым миром, для которых требуются большие наборы данных.
Хотя первоначальная демонстрация продемонстрировала улучшение от пяти до семи раз в стандартной коробке хранения, Fazio сказал, что это было ограничено другими вещами вокруг этой шины хранения. Он сказал, что вы могли бы «раскрыть» потенциал, отключив его от шины хранения и поместив его непосредственно на шину памяти, поэтому Intel планирует также в следующем году выпустить версию, использующую стандарт NVMe (энергонезависимая память). PCIe. Многие производители сейчас предлагают NAND-флэш-память по шине PCI, и они заявили, что производительность XPoint будет значительно выше.
Другое использование может состоять в том, чтобы использовать эту память непосредственно как системную память. Используя процессор Xeon следующего поколения - пока не анонсированный, но упомянутый в ряде сессий - вы сможете использовать XPoint непосредственно в качестве памяти, позволяющей в четыре раза увеличить максимальный объем памяти DRAM при меньших затратах. 3D XPoint несколько медленнее, чем DRAM, но, по их словам, задержка измеряется двузначными наносекундами, что довольно близко к DRAM и в сотни раз быстрее, чем NAND. (Обратите внимание, что скорости чтения NAND намного выше, чем скорости записи, и что NAND обращается к памяти на страницах, в то время как DRAM и XPoint обращаются к памяти на отдельном битовом уровне.)
По словам Крука, Intel будет предлагать память в слотах DIMM с поддержкой DDR4 и в следующем году, хотя на диаграмме указано, что она будет использоваться совместно с DRAM, а традиционная память будет выполнять функцию кэша обратной записи. Они сказали, что это может работать без изменений операционной системы или приложения.
Крук говорил о потенциальном использовании этой памяти в таких приложениях, как финансовые услуги, обнаружение мошенничества, онлайн-реклама и научные исследования, такие как вычислительная геномика, поскольку она особенно хороша для работы с большими наборами данных, предлагая быстрый произвольный доступ к данным. Но он сказал, что это также было бы здорово для захватывающих, непрерывных игр.
Есть еще много открытых вопросов, так как продукт еще не поставлен, поэтому мы еще не знаем фактические цены, технические характеристики или конкретные модели. Он действительно дал понять, что Intel намерена продавать память только как часть отдельных модулей, а не как сырые компоненты памяти. (Micron, которая также будет продавать продукты на основе материала, еще не объявила о конкретных продуктах.)
Предполагая, что цена окажется разумной и что технология продолжает развиваться, я вижу огромное применение технологии, которая подходит между DRAM и NAND. Его вряд ли можно заменить - DRAM должен оставаться быстрее, а 3D NAND, скорее всего, останется дешевым в течение некоторого времени - но это может стать очень важной частью системной архитектуры в будущем.
