3D XPoint

3D XPoint (čti " 3D crosspoint " - "trojrozměrný průnik" [1] ) je energeticky nezávislá paměťová technologie oznámená společnostmi Intel a Micron v červenci 2015. Zařízení Intel využívající tuto technologii spadají pod ochrannou známku Optane a zařízení Micron měla být vydána pod značkou QuantX , následně se Micron odmítl podílet na vývoji technologie.

Podrobnosti o použitých materiálech a fyzikálních principech nebyly ke konci roku 2016 zveřejněny. Pro záznam informace do paměťových buněk se využívá změna odporu materiálu. Buňky, pravděpodobně spolu s nějakým druhem selektoru, jsou umístěny v průsečíku kolmých čar slova a bitové adresy. Technologie umožňuje implementaci s několika vrstvami buněk. Zařízení založená na paměti 3D XPoint jsou k dispozici pro instalaci do paměťových slotů DDR4 ( NVDIMM , non-volatile DIMM ) a PCI Express ( NVM Express ).

Technologie

Vývoj technologie začal kolem roku 2012 [2] . Společnosti Intel a Micron se již dříve zabývaly společným vývojem jiných typů energeticky nezávislých pamětí s fázovou změnou (PCM, PRAM) [3] [4] ; Podle zaměstnance společnosti Micron se architektura 3D XPoint liší od předchozích implementací paměti PCM a používá chalkogenidové materiály jak pro selektor, tak pro ukládání dat v paměťových buňkách. Takové materiály jsou rychlejší a stabilnější než tradiční materiály PCM, jako je GeSbTe (GST) [5] .

V roce 2015 bylo konstatováno, že technologie „není založena na elektronech “ [6] , a také že se využívá změna elektrického odporu materiálů a je možné bit po bitu adresování [7] . Byla zde také jistá podobnost s odporovou pamětí s náhodným přístupem ( RRAM ) vyvinutou společností Crossbar , ale využívající odlišné fyzikální principy pro ukládání informací [2] [8] . Generální ředitel společnosti Intel Brian Krzanich v odpovědi na otázky týkající se materiálů XPoint objasnil , že přepínání je založeno na „ vlastnostech sypkých materiálů “ [9] .  Také bylo prohlašováno, že 3D Xpoint nepoužívá změnu fáze materiálu nebo technologii „ memristoru “ [10] .

Jednotlivé paměťové buňky v XPointu jsou adresovány pomocí selektoru a přístup k nim nevyžaduje tranzistor (jako u technologií NAND a DRAM ), což umožňuje zmenšit plochu buňky a zvýšit jejich hustotu na čipu [11] .

Podle zpráv médií jiné společnosti nepředložily pracovní verze odporových nebo fázově měnících pamětí, které by dosahovaly stejné úrovně výkonu a spolehlivosti jako XPoint [12] .

TechInsights informuje o použití paměti PCM na bázi GST a selektoru na bázi As+GST (ovonic prahový spínač, OTS) [13] [14]

Výroba

V roce 2015 továrna IM Flash  – společný podnik mezi Intel a Micron v Lehigh , Utah – vyrobila pomocí této technologie malý počet 128 Gb čipů, použili dvě vrstvy buněk po 64 Gb [2] [15 ] . Na začátku roku 2016 odhadl generální ředitel IM Flash Guy Blalock, že hromadná výroba čipů nezačne dříve než za 12–18 měsíců [16] .

V polovině roku 2015 Intel oznámil použití značky „Optane“ pro úložné produkty založené na technologii 3D XPoint [17] a v březnu 2017 byl uveden na trh první NVMe disk s pamětí 3D XPoint, Optane P4800X [18] . .

Dne 27. října 2017 společnost Intel poskytla disky řady Optane SSD 900P o objemu 280 a 480 GB určené pro stolní počítače. Deklarovaná rychlost sekvenčního čtení informací dosahuje 2500 MB/s, rychlost sekvenčního zápisu je 2000 MB/s [19] .

Vzhledem k tomu, že náklady na 3D XPoint převyšují náklady na obvyklé TLC 3D NAND zhruba o řád a podle dostupných odhadů stojí výroba 1 GB takové paměti minimálně 0,5 USD, což Intelu brání vstoupit na masový trh s jednotkami založenými na takové paměti (společnost však našla výstup vydáním hybridního spotřebitelského produktu, který je postaven jako kombinace čipů 3D XPoint a QLC 3D NAND s využitím obou) [20] .

Na jaře roku 2021 Micron prodal výrobní závod Lehigh 3D XPoint společnosti Texas Instruments , která ho hodlá plně převést na jiné produkty [20] .

Hodnocení výkonu

Na začátku roku 2016 IM Flash uvedl, že první generace SSD dosáhne 95K IOPS s latencí řádově 9 mikrosekund [16] . Na Intel Developer Forum v roce 2016 byly předvedeny 140GB PCIe disky, které vykazovaly dvojnásobné až trojnásobné zvýšení výkonu ve srovnání s NVMe SSD na bázi NAND [21] .

V polovině roku 2016 společnost Intel oznámila, že ve srovnání s NAND flash má nová technologie 10krát nižší provozní latenci, 3krát vyšší zdroj přepisu, 4krát více zápisů za sekundu, 3krát více operací. čtení za sekundu, přičemž využívá přibližně 30 % příkonu flash paměti [22] [23] .

V říjnu 2016 viceprezident Micronu pro Storage Solutions uvedl, že „3D Xpoint bude přibližně poloviční než DRAM a čtyřikrát až pětkrát dražší než NAND flash“ (pro stejný objem) [24] [25] , ale nižší než tato. paměti DRAM [26] .

Nezávislé testy prvních vydaných NVMe zařízení založených na 3D XPoint (Intel Optane Memory) na jejich použitelnost jako bloková zařízení při pracovní zátěži typické pro jednotlivé uživatele neprokázaly žádnou znatelnou výhodu ve srovnání s disky NVMe na bázi NAND, ale vzhledem k jejich vysoké ceně - a konkurenceschopnost, zaměření Intel a Micron na propagaci tohoto typu pamětí na firemním, spíše než spotřebitelském trhu, je také spojeno s tím [27] .

Poznámky

  1. ↑ Technologie 3D XPoint™ přináší revoluci v úložné paměti , Intel , < https://www.youtube.com/watch?v=Wgk4U4qVpNY > Archivováno 8. listopadu 2020 na Wayback Machine 
  2. ↑ 1 2 3 Clarke, Peter (28. července 2015), Intel, Micron Launch "Bulk-Switching" ReRAM , < http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1327289 > Archivováno 3. července 2017 na Wayback Machine 
  3. ↑ Intel a Numonyx představily 64Gb stohovatelné PCM čipy v roce 2009: McGrath, Dylan (28. října 2009), Intel, Numonyx prohlašují mezník s fázovou změnou paměti , < http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1172109 > Archivováno 4. prosince 2019 na Wayback Machine 
  4. ↑ Archivovaná kopie . Získáno 26. listopadu 2017. Archivováno z originálu dne 24. března 2017.
  5. ↑ Clarke, Peter (31. července 2015), Vyhledávání patentů podporuje zobrazení 3D XPoint na základě změny fáze , < http://www.eetimes.com/author.asp?section_id=36&doc_id=1327313 > Archivováno 3. července 2017 Wayback Machine 
  6. ↑ Neale, Ron (14. srpna 2015), Imagining What's Inside 3D XPoint , < http://www.eetimes.com/author.asp?section_id=36&doc_id=1327417 > Archivováno 3. července 2017 na Wayback Machine 
  7. ↑ Hruška, Joel Intel, Micron odhalují Xpoint, novou paměťovou architekturu, která by mohla překonat DDR4 a NAND . ExtremeTech (29. července 2015). Získáno 15. listopadu 2016. Archivováno z originálu 20. srpna 2015.
  8. ↑ Clarke, Peter (28. července 2015), Intel, Micron Launch "Bulk-Switching" ReRAM , < http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1327289 > Archivováno 3. července 2017 na Wayback Machine 
  9. ↑ Merrick, Rick, Krzanich společnosti Intel: CEO Q&A ve společnosti IDF , s. 2 , < http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1327478 > Archivováno 22. března 2017 na Wayback Machine 
  10. ↑ Mellor, Chris Jen TISÍCkrát LEPŠÍ NEŽ FLASH! Intel, úžasné tvrzení Micronu . The Register (28. července 2015). „Mluvčí Intelu kategoricky popřel, že by se jednalo o paměťový proces se změnou fáze nebo o technologii memristoru. Točivý moment pro přenos rotace byl také zamítnut“. Získáno 28. září 2017. Archivováno z originálu 5. září 2017.
  11. ↑ Xpoint od Intelu je do značné míry nefunkční . Získáno 8. října 2016. Archivováno z originálu 12. listopadu 2020.
  12. ↑ Chris Mellor, The Register. " Sbohem: XPoint je nejlepší výstup Intelu z produkčního pekla NAND Archivováno 5. září 2017 na Wayback Machine ." / 21. dubna 2016. 22. dubna 2016.
  13. ↑ Intel 3D XPoint Memory Die odstraněn z Intel Optane™ PCM (Paměť Phase Change Memory) . Získáno 26. listopadu 2017. Archivováno z originálu 1. prosince 2017.
  14. ↑ http://techinsights.com/about-techinsights/overview/blog/memory-selector-elements-for-intel-optane-xpoint-memory/ Archivováno 1. prosince 2017 na Wayback Machine Paměť Intel XPoint přijala technologii založenou na chalkogenide materiály s fázovou změnou. Pro paměťový prvek je použita vrstva slitiny GST (Ge-Sb-Te), kterou nazýváme Phase Change Memory (PCM) … Paměť Intel XPoint používá jinou slitinu na bázi chalkogenidu s dopovaným arsenem (As), která se liší od paměti použitý materiál prvku. To znamená, že selektor Intel použitý na paměti XPoint je materiál ovonic prahového spínače (OTS).
  15. ↑ Smith, Ryan (18. srpna 2015), Intel oznamuje značku úložiště Optane pro produkty 3D XPoint , < http://www.anandtech.com/show/9541/intel-announces-optane-storage-brand-for-3d-xpoint -produkty > Archivováno 19. srpna 2015 na Wayback Machine 
  16. ↑ 1 2 Merrick, Rick (14. ledna 2016), 3D XPoint Steps In the Light , < http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1328682 > Archivováno 7. května 2017 na Wayback Machine 
  17. ↑ Smith, Ryan (18. srpna 2015), Intel oznamuje značku úložiště Optane pro produkty 3D XPoint , < http://www.anandtech.com/show/9541/intel-announces-optane-storage-brand-for-3d-xpoint -produkty > Archivováno 19. srpna 2015 na Wayback Machine 
  18. ↑ Intel Optane SSD DC P4800X 750 GB Archivováno 1. prosince 2017 na Wayback Machine // Praktická recenze
  19. ↑ Intel Optane SSD 900P: debut rychlých disků nové generace  (ruština) , 3DNews – Daily Digital Digest . Archivováno z originálu 7. listopadu 2017. Staženo 30. října 2017.
  20. ↑ 1 2 Výsledky roku 2021: SSD disky – Co se děje s 3D XPoint Archivováno 16. ledna 2022 na Wayback Machine // 3DNews , 14. ledna 2022
  21. ↑ 140GB Optane 3D Xpoint PCIe SSD od Intelu spatřeno na IDF , Anandtech (26. srpna 2016). Archivováno 8. listopadu 2020. Staženo 26. srpna 2016.
  22. ↑ Demerjiane, Xpoint Charlie Intel je do značné míry rozbitý. Podle jejich vlastních slov se to neblíží slibům . semiaccurate.com (12. září 2016). Získáno 15. listopadu 2016. Archivováno z originálu 12. listopadu 2020.
  23. ↑ (odkaz pro stahování od 15. 11. 2016 [2169 dní]) https://hubb.blob.core.windows.net/5a741d00-0c8a-45e4-9112-cfe073fe4ed1-published/3fde87a3-3307-52834e- MASTC01%20-%20MASTC01_-_SF16_MASTC01_102?sv=2014-02-14&sr=c&sig=QY6WHaQ267MeMFMaYT%2BfUJuBzMTkEwjrsv7%2BCzSr93pY1%A0305002023pY1%A%035000203pY1% odkaz  
  24. ↑ Micron odhaluje marketingové podrobnosti o 3D XPoint paměti QuantX . Získáno 14. října 2016. Archivováno z originálu 6. září 2017.
  25. ↑ Anton Testov. Intel: SSD založené na 3D XPoint mohou stát mnohonásobně více než běžné SSD . 3dnews (23.11.2015). Získáno 15. listopadu 2016. Archivováno z originálu 16. listopadu 2016.
  26. ↑ Evangelho, Jason Intel a Micron společně odhalili rušivou paměť 3D XPoint, která mění hru, 1000x rychlejší než NAND (nedostupný odkaz) (28. července 2015). - "Rob Crooke z Intelu vysvětlil: 'Můžete dát náklady někde mezi NAND a DRAM." Získáno 15. listopadu 2016. Archivováno z originálu 15. srpna 2016. 
  27. ↑ Andrey Kozhemyako. 32 GB Intel Optane Memory SSD . iXBT.com (24. července 2017). Získáno 3. srpna 2017. Archivováno z originálu dne 3. srpna 2017.

Odkazy