3D Xpoint: revoluční druh pamětí od Intelu a Micronu

Nová forma pamětí 3D Xpoint má rychlost jako operační paměti, ale kapacitu podobnou jako NAND flash. Navíc udrží data i bez napájení a vůbec nepoužívá tranzistory.

Pokud jde o revoluce v rozšířených elektronických pamětech, za poslední dobu se příliš věcí nezměnilo. Čipy mají vnitřní rychlé cache paměti s kapacitou v oblasti kilobajtů, maximálně megabajtů a s různou úrovní rychlosti. K hlavnímu výpočetnímu čipu je už na centimetrovou vzdálenost připojená operační paměť s kapacitou v rámci gigabajtů, nanosekundovou odezvou a propustností desítek gigabajtů za sekundu.

Klepněte pro větší obrázek
Představení pamětí v průběhu historie

Grafické čipy používají v nejnovější případě paměti GDDR5 nebo nové HBM, které už mají propustnost ve stovkách gigabajtů za sekundu. Jejich cena je ale samozřejmě vyšší než u běžných operační pamětí. Ve všech těchto případech jde o volatilní paměti - uložená data se tak bez napájení ztratí.

Dále od hlavního čipu se snižuje rychlost, ale také zároveň cena za gigabajt. Pevné disky mají odezvu v milisekundách, ale velmi nízkou cenu pro uložení dat. Nahrazuje je SSD, které je založené na čipech NAND flash s odezvou v rámci mikrosekund a i desetinásobně vyšší propustností než mají pevné disky. V obou případech jde o nevolatilní paměti, takže data v nich zůstanou zachována i po odpojení napájení.

3D Xpoint a konkurence memristorové paměti

O jednu revoluci se nyní pokouší HP díky memristorům, které umožňují stavbu levných pamětí s vysokou kapacitou, které ale udrží informace i bez napájení.

Princip revoluce je hlavně v poměru kapacity, ceny a rychlosti. Díky memristorové paměti chce HP změnit systém fungování současné architektury, kdy se data nejdříve načítají z pomalých nevolatilních pamětí (pevný disk, SSD, flash) do rychlé ale malé operační paměti a teprve poté je zpracovává hlavní výpočetní čip. S jednou univerzální pamětí by se tento princip zrušil a už by zmizelo zbytečné načítání a přesun dat mezi dvěma druhy pamětí umístěných mimo hlavní čip.

HP chce tuto technologii spolu s dalšími novinkami představit v rámci nového druhu počítače The Machine kolem roku 2017. Taková revoluce by mohla zcela změnit trh jak v oblasti serverů a datacenter, tak později i v oblastech běžných počítačů nebo třeba i mobilních telefonů. Intel s Micronem tak vyvinuli konkurenci v podobě paměti 3D Xpoint.

Klepněte pro větší obrázek
Vyrobené čipy 3D Xpoint od Intelu a Micronu

3D Xpoint má podobné specifikace – jde o nevolatilní paměť, která udrží data i bez napájení. Umožňuje ale v rámci stejných rozměrů desetkrát větší kapacitu než čipy pro operační paměti (DRAM) a podobnou odezvu v desítkách nanosekund (tisíckrát méně než NAND flash).

Klepněte pro větší obrázek
Detail vyrobeného waferu s paměťovými čipy 3D Xpoint

Kromě tisíckrát vyšší rychlosti oproti pamětem NAND flash má také tisíckrát vyšší výdrž. Pro srovnání – SSD Samsung 850 Pro vydrží zapsání 150 TB dat, u levnější modelů to je klidně o polovinu méně. Paměti 3D Xpoint v takovém srovnání vydrží zápis teoreticky až 150 PB dat.

Klepněte pro větší obrázek

Konstrukce bez tranzistorů

Zajímavostí pamětí 3D Xpoint je, že vůbec nepoužívá tranzistory, které zvyšují cenu jak operačních pamětí, tak i NAND flash čipů. Místo toho používá kříženou konstrukci vodičů, mezi kterými  se nachází jednotlivé části složené z paměťové buňky a selektoru. Vývoj zahrnoval i výzkum nových materiálů, o kterých se zatím Intel ani Micron detailně nezmiňují.

Klepněte pro větší obrázek

Pomocí napětí lze přesně vybrat konkrétní selektor a tedy i paměťovou buňku a uložit nebo přečíst jedničku nebo nulu. Současná verze používá dvě vrstvy s kapacitou 128 Gb (16 GB) na jeden čip. Škálování by tak s přidáváním vrstev nemělo být do budoucna žádný problém.

Klepněte pro větší obrázek
Popis konstrukce pamětí 3D Xpoint

Intel sice nezveřejnil přesné ceny, ale paměť 3D Xpoint bude v oblasti ceny za gigabajt výrazně levnější než operační paměti, ale nikoli tak levná jako NAND flash. Cena za bit by měla být mezi DRAM a NAND.

Klepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázekKlepněte pro větší obrázekDetail technologie čtení a zápisu dat do buněk

Intel jako HP neplánuje okamžitě nahradit operační paměti i flash, ale nejdříve chce vyplnit mezeru na trhu, kde najde 3D Xpoint obrovské uplatnění. Jde tak především o serverové nasazení, zpracování big data a podobně, kde je potřeba vysoká kapacita a rychlost za dobrou cenu.

Klepněte pro větší obrázek
Porovnání odezvy s DRAM/NAND pamětí a pevným diskem

Intelu a Micronu to umožní vyrábět produkty a řešení, které zatím nemá nikdo jiný, což v oblasti pamětí může znamenat velký třesk pro stávající hráče jako je Samsung, Toshiba, SK Hynix a další.

První produkty v roce 2016

Intel s Micronem už začali vyrábět paměti 3D Xpoint, hromadná výroba se očekává koncem tohoto roku, přičemž první produkty a řešení od obou společností by se na trhu měly objevit v příštím roce.

Parametry paměti 3D Xpoint

  • Nevolatilní paměť (udrží data bez napájení)
  • První verze s kapacitou 16 GB na čip (20 nm)
  • 1 000× rychlejší než NAND flash
  • 1 000× větší výdrž buněk než u NAND flash
  • 10× větší kapacita než u operačních pamětí
  • Podobná rychlost jako u DRAM (odezva v nanosekundách)
  • Cena za bit mezi DRAM a NAND

 

 

 

 

 

 

 

Intel i Micron zmiňovali i konkrétní oblasti, kde tato paměť může způsobit i v první verzi velkou revoluci – genetika a zpracování DNA, systém pro rozpoznávání vzorů z velkého množství dat a také hry.

Klepněte pro větší obrázek
Hlavní přednosti paměti a jejich oblasti využití

Díky jedné univerzální rychlé paměti s velkou kapacitou totiž bude možné se teoreticky zbavit jakéhokoli nahrávání úrovní. Zároveň to znamená možnost vytvářet mnohem větší a interaktivnější virtuální světy, které poběží v datacentrech a bude v nich zapojených obrovské množství uživatelů.

Video

Témata článku: Technologie, Intel, 3D, Třesk, Hromadná výroba, Současná verze, Druh, Paměť, Serverové nasazení, Blízké setkání, Levné mobilní telefony Samsung, SK Hynix, Stejný rozměr, Paměťová buňka, Uložený vzor, Nový materiál, Micron, Rychlý SSD, Podobná odezva, Revoluce, Odezva, Paměti, The Flash

Určitě si přečtěte

Velká podzimní aktualizace Windows 10 je tady: Co přináší Fall Creators Update

Velká podzimní aktualizace Windows 10 je tady: Co přináší Fall Creators Update

** Po půl roce je tu další aktualizace Windows ** A opět přináší hlavně hromadu drobných kosmetických vylepšení ** Podívali jsme se na ty nejzajímavější

17.  10.  2017 | Jakub Čížek | 185

Budoucností Windows 10 je Fluent Design. Takto bude jednou vypadat celý systém

Budoucností Windows 10 je Fluent Design. Takto bude jednou vypadat celý systém

** Fluent Design je vzhled, do kterého postupně Microsoft převleče celý systém ** Staví na průhlednosti a velkých plochách ** Do Windows 10 se z části dostane už zítra při vydání podzimní aktualizace

16.  10.  2017 | Stanislav Janů | 155

Jak funguje největší akumulátor v Česku: podívejte se do elektrárny Dlouhé Stráně

Jak funguje největší akumulátor v Česku: podívejte se do elektrárny Dlouhé Stráně

** Přečerpávací vodní elektrárna Dlouhé stráně je obdivuhodné technické dílo ** Stejná turbína vyrábí elektřinu i tlačí vodu zpět do horního jezera ** Strojovna elektrárny je zabudována v podzemí

19.  10.  2017 | David Polesný | 15

Nejlepší optické iluze: Z toho vám půjde hlava kolem

Nejlepší optické iluze: Z toho vám půjde hlava kolem

** Mozek se nechá snadno ošálit, a to mnoha způsoby ** Podívejte se na několik nejlepších optických iluzí ** Iluze dokazují, že vnímání reality může být značně zkreslené

16.  10.  2017 | Vojtěch Malý


Aktuální číslo časopisu Computer

Nový seriál o programování elektroniky

Otestovali jsme 17 bezdrátových sluchátek

Jak na nákup vánočních dárků ze zahraničí

4 tankové tiskárny v přímém souboji