Video: Intel 3D XPoint Technology (September 2024)
Vid årets Intel Developer Forum avslöjade företaget ytterligare tekniska detaljer om sitt kommande 3D XPoint-minne, som har potential att verkligen förändra PC-arkitekturen genom att fylla klyftan mellan traditionellt huvudminne och lagring.
Intel och Micron, som tillsammans skapade det nya minnet och planerar att producera det på en joint venture-anläggning i Lehi, Utah, har sagt att 3D XPoint är 1 000 gånger snabbare än NAND-blixt och 10 gånger DRAM-densiteten. Som sådan kan det vara ett snabbare alternativ till dagens NAND-flashminne, som har mycket kapacitet och är relativt billigt, eller fungerar som en ersättning eller komplement till traditionellt DRAM, som är snabbare men har begränsad kapacitet. På IDF fick vi mer information om hur det kan fungera i någon av dessa lösningar.
Under grundtonen tillkännagav Rob Crooke, senior vice president och general manager för Intels Non-Volatile Memory Solutions Group, att Intel planerar att sälja SSD: er för datacenter och bärbara datorer samt DIMM: er baserat på det nya minnet under 2016 under varumärket Optane. Han demonstrerade en Optane SSD som gav fem till sju gånger prestandan för Intels nuvarande snabbaste SSD som kör olika uppgifter.
Senare presenterade han och Al Fazio, en Intel-ledare och chef för utveckling av minneteknologi, en hel del tekniska detaljer - även om de fortfarande håller en del viktig information under omslag, till exempel det faktiska materialet som används för att skriva uppgifterna.
Under den sessionen höll Crooke upp en skiva som han sade innehöll 3D XPoint-minnet, som kommer att innehålla 128 Gbits lagring per matris. Totalt sade de att hela skivan kunde innehålla 5 Terabyte data.
Fazio stod bredvid en modell av minnet, som han sade var 5 miljoner gånger den faktiska storleken. Han använde den här modellen, som bara visade lagring av 32 bitar minne, för att förklara hur strukturen fungerar.
Han sa att den hade en ganska enkel tvärpunktsstruktur. I detta arrangemang ansluter de vinkelräta trådarna (ibland kallade ordlinjer) submikroskopiska kolumner, och en individuell minnecell kan adresseras genom att välja dess övre och undre tråd. Han noterade att inom andra teknologier indikeras de och nollorna genom att fånga elektroner - i en kondensator för DRAM och i en "flytande grind" för NAN. Men med den nya lösningen är minnet (indikerat i grönt i modellen) ett material som ändrar dess bulkegenskaper - vilket betyder att du har hundratusentals eller miljoner atomer som rör sig mellan hög och låg resistivitet som indikerar sådana och nollor. Frågan, sade han, har varit att skapa material för minneslagring och för väljaren (indikeras i gult i modellen) vilket gör att minnecellerna kan skrivas till eller läsas utan att behöva en transistor.
Han skulle inte säga vad materialen var, men sade att även om det har det grundläggande begreppet material som ändrar mellan hög och låg motstånd för att indikera sådana och nollor, var det annorlunda än vad de flesta i branschen anser resistiva RAM, eftersom det använder ofta filament och celler med cirka 10 atomer, medan XPoint använder bulkegenskaper så att alla atomer förändras, vilket gör det enklare att tillverka.
Fazio sa att detta koncept är mycket skalbart, eftersom du kan lägga till fler lager eller skala tillverkningen till mindre dimensioner. De nuvarande 128 Gbit-markerna använder två lager och tillverkas vid 20 nm. I en fråga-och-svar-session noterade han att tekniken för att skapa och ansluta lagren inte är densamma som för 3D NAND och kräver flera lager av litografi, så att kostnaderna kan stiga proportionellt när du lägger till lager efter en viss punkt. Men han sa att det troligen var ekonomiskt att skapa 4-lagers eller 8-lagars chips, och Crooke skämtade att om tre år kommer han att säga 16 lager. Han sa också att det var tekniskt möjligt att skapa celler på flera nivåer - till exempel MLC: erna som användes i NAND-blixt - men det tog lång tid att göra det med NAND och kommer sannolikt inte att hända snart på grund av tillverkningsmarginaler.
I allmänhet sa Fazio att vi kunde förvänta oss att minneskapaciteten kommer att öka på en kadens som liknar NAND, och fördubblas vartannat år, närmar vi Moores förbättringar i lagstilen.
Under 2016 kommer Intel att sälja Optane SSD: er tillverkade med den nya tekniken i standard 2, 5-tum (U.2) och den mobila M.2 (22 mm med 30 mm) formfaktorer, sade Crooke. Detta skulle vara användbart i applikationer som att möjliggöra uppslukande spel med stora öppna världar, som kräver stora datamängder.
Medan den första demonstrationen visade en förbättring av fem till sju gånger på en standardförvaringsbox, sa Fazio att det var begränsat av de andra sakerna runt den lagringsbussen. Han sa att du kan "släppa loss" potentialen genom att ta bort den från lagringsbussen och sätta den direkt på en minnesbuss, vilket är anledningen till att Intel planerar att också nästa år släppa en version med NVMe-standarden (icke-flyktigt minneuttryck) ovanpå av PCIe. Många leverantörer erbjuder nu NAND-flash över PCI-bussen, och de sa att XPoint-prestanda skulle bli betydligt bättre där.
En annan användning kan vara att använda detta minne direkt som systemminne. Med hjälp av nästa generations Xeon-processor - ännu inte tillkännagiven, men nämnd i ett antal sessioner - bör du kunna använda XPoint direkt som minne vilket tillåter fyra gånger det nuvarande maximala minnet för DRAM till en lägre kostnad. 3D XPoint är något långsammare än DRAM, men de sa att latensen mäts i tvåsiffriga nanosekunder, vilket är ganska nära DRAM och hundratals gånger snabbare än NAND. (Observera att NAND läshastigheter är mycket snabbare än skrivhastigheterna, och att NAND adresserar minnet på sidor, medan DRAM och XPoint adresserar minnet på en individuell bitnivå.)
Intel kommer också att erbjuda minnet i DDR4-kapabla DIMM-platser nästa år, säger Crooke, medan ett diagram indikerade att det kommer att användas i kombination med DRAM, där det traditionella minnet fungerar som en back-cache. De sa att detta kan fungera utan ändringar i operativsystemet eller applikationen.
Crooke talade om den potentiella användningen av detta minne i applikationer som finansiella tjänster, bedrägeriupptäckt, onlineannonsering och vetenskaplig forskning som beräkningsgenomik - eftersom det är särskilt bra för att hantera stora datamängder och erbjuder snabb slumpmässig datatillgång. Men han sa att det också skulle vara bra för uppslukande, oavbruten spel.
Det finns fortfarande många öppna frågor, eftersom produkten inte har levererats, så vi vet inte faktiska priser, specifikationer eller vissa modeller ännu. Han gjorde det klart att Intel avser att sälja minnet endast som en del av specifika moduler, inte som råminnekomponenter. (Micron, som också kommer att sälja produkter baserat på materialet, har ännu inte gjort några meddelanden om specifika produkter.)
Förutsatt att priset visar sig vara rimligt och att tekniken fortsätter att utvecklas kan jag se en enorm användning för en teknik som passar in mellan DRAM och NAND. Det är mycket osannolikt att det ersätter antingen - DRAM borde förbli snabbare och 3D NAND kommer troligen att förbli billigare under en god tid - men det kan bli en mycket viktig del av systemarkitekturen framöver.
