Приоткрыта завеса тайны 3D XPoint

Новый тип памяти, объявленный Intel и Micron в июле 2015 года, должен занять промежуточное положение между DRAM и NAND. До сих пор тщательно скрывалось, на какой именно технологии базируется эта разработка.

Напомню, что при объявлении 3D XPoint (верно читается кросс-пойнт) сообщалось, что эта энергонезависимая память создавалась в лабораториях совместного предприятия Intel и Micron в течение 10 лет. А главными ее преимуществами являются гораздо большая, чем у NAND скорость записи, и меньшая, чем у DRAM стоимость. Сочетание таких свойств должно радикально изменить саму концепцию построения компьютеров, так как позволит снять барьеры между оперативной памятью и долговременным хранилищем данных.

Но во время анонсирования этой технологии завесой тайны был окружен вопрос, на каком же именно физическом принципе построены ячейки хранения новой памяти. И вот на днях эта завеса была приоткрыта одним из руководителей СП IM Flash Гаем Блалоком (Guy Blalock), который на ежегодном симпозиуме по стратегии развития полупроводниковой индустрии поделился секретом применяемых в 3D XPoint материалов. Впрочем, изначально это был секрет Полишинеля, так как заявленное сочетание характеристик могло быть обеспечено лишь единственным из широко известных способов. И таки оказалось, что речь идет о применении халькогенидов.

Одним из свойств этих материалов является очень быстрое изменение фазового состояния под воздействием напряжения: они находятся либо в кристаллической, либо в аморфной форме. При этом радикально отличается их проводимость, и по этому параметру и судят о том, в какой фазе находится в данный момент вещество.

По признанию Гая Блалока, работы в данной области ведутся в исследовательской лаборатории компании с 1960 гг. И ожидается, что массовое производство 3D XPoint начнется примерно через 12-18 месяцев. Впрочем, на пути новой памяти к потребителям есть и потенциально опасные препятствия, о которых рассказал руководитель IM Flash. В частности, для ее выпуска требуется около 100 новых материалов, причем в этом списке имеются и такие, что доступны лишь от одного поставщика и только с одной площадки. А это весьма рискованно, так как не может исключить влияния природных катастроф. Кроме того, из-за сложной многослойной структуры этой памяти требуется более тщательное слежение за всеми шагами производственного процесса. А это приведет к уменьшению производительности примерно на 15% по сравнению с выпуском традиционной флэш-памяти.

По прогнозу IM Flash, переход на новые технологии памяти потребует значительных инвестиций и расширения производственных площадей

Примечательно, что параллельно с 3D Xpoint компания осваивает и многоуровневую флэш-память 3D NAND. И на перевод производства на выпуск 3D NAND также требуются бОльшие средства и площади. Для сравнения, если выпуск 3D NAND планируется с использованием сначала 32 слоев, число которых впоследствии будет увеличено сначала до 48, а потом и до 64, то XPoint пока ограничивается двумя слоями. И лишь в перспективе ожидается их удвоение.

Понятно, что ценовой фактор будет самым сложным при внедрении новых продуктов. Но достаточно сравнить скоростные показатели XPoint и NAND, чтобы понять, что будущее все же за новым типом. Убедитесь сами: XPoint обеспечивает 95000 IOPS при латентности 9 мкс, тогда как у флэш-памяти это соответственно 13400 IOPS и 73 мс. А по прогнозу Гая Блалока, второе поколение XPoint будет выпускаться в гибридном варианте с совмещением энергонезависимых чипов и традиционной DRAM, что позволит полностью стереть границы между двумя типами памяти в компьютерных системах.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365