Video: Intel 3D XPoint Technology (Oktober 2024)
Na letošnjem forumu za razvijalce Intel je podjetje razkrilo dodatne tehnične podrobnosti o svojem prihodnjem pomnilniku 3D XPoint, ki lahko resnično spremeni arhitekturo računalnika, tako da zapolni vrzel med tradicionalnim glavnim pomnilnikom in pomnilnikom.
Intel in Micron, ki sta skupaj ustvarila nov pomnilnik in ga nameravata izdelati v skupnem podjetju v Lehiju v Utahu, sta povedala, da je 3D XPoint 1000-krat hitrejši od bliskavice NAND in 10-krat večji od gostote DRAM-a. Kot taka bi lahko bila hitrejša alternativa današnjem bliskovnemu pomnilniku NAND, ki ima veliko zmogljivosti in je razmeroma poceni, ali pa deluje kot nadomestek ali dodatek tradicionalnemu DRAM-u, ki je hitrejši, vendar ima omejeno zmogljivost. Na IDF-u smo dobili več podrobnosti o tem, kako lahko deluje v kateri koli od teh rešitev.
Rob Crooke, višji podpredsednik in generalni direktor Intelove skupine za nehlapne pomnilniške rešitve, je med obljubami sporočil, da Intel načrtuje prodajo podatkovnega centra in prenosnih diskov ter prenosnih računalnikov DIMM na podlagi novega pomnilnika leta 2016 pod blagovno znamko Optane. Dokazal je trdi disk Optane, ki je zagotavljal pet- do sedemkratno zmogljivost Intelovega trenutno najhitrejšega SSD-ja z različnimi nalogami.
Pozneje sta z Al Fazio, Intelovim starejšim sodelavcem in direktorjem razvoja spominske tehnologije, predstavila veliko tehničnih podrobnosti - čeprav še vedno hranijo nekatere pomembne podatke, kot je dejansko gradivo, uporabljeno za zapisovanje podatkov.
Na tej seji je Crooke pripravil rezino, za katero je dejal, da vsebuje pomnilnik 3D XPoint, ki bo vseboval 128 Gbitov pomnilnika. Skupaj so rekli, da lahko polna rezina shrani 5 Terabajtov podatkov.
Fazio je stal poleg modela spomina, za katerega je dejal, da je 5 milijonov večjih od dejanske velikosti. Ta model, ki je pokazal le shranjevanje 32 bitov pomnilnika, je uporabil za razlago, kako struktura deluje.
Rekel je, da ima precej preprosto strukturo križnih točk. V tej razporeditvi pravokotne žice (včasih jih imenujemo besedne črte) povezujejo submikroskopske stolpce, posamezno spominsko celico pa lahko naslovite tako, da izberete njeno zgornjo in spodnjo žico. Opozoril je, da se v drugih tehnologijah enačbe in ničle označujejo z lovljenjem elektronov - v kondenzatorju za DRAM in v "plavajočih vratih" za NAN. Toda z novo rešitvijo je pomnilnik (na modelu označen z zeleno barvo) material, ki spreminja svoje velike lastnosti - kar pomeni, da se na stotine tisoč ali milijonov atomov premika med velikimi in nizkimi upornostmi, ki označujejo enote in ničle. Kot je dejal, je bila težava v ustvarjanju gradiva za shranjevanje v pomnilniku in za izbirnik (označen z rumeno na modelu), ki omogoča, da se v pomnilniške celice piše ali bere, ne da bi potreboval tranzistor.
Ne bi povedal, kakšni so materiali, vendar je dejal, da je osnovni koncept materialov, ki se spreminjajo med visoko in nizko odpornostjo na označevanje enot in ničel, drugačen od tistega, kar večina v industriji meni, da je odporni RAM, kot da pogosto uporablja nitke in celice z okoli 10 atomi, medtem ko XPoint uporablja lastnosti v razsutem stanju, tako da se vsi atomi spremenijo, kar olajša izdelavo.
Fazio je dejal, da je ta koncept zelo razširljiv, saj lahko dodate več plasti ali povečate proizvodnjo na manjše dimenzije. Trenutni 128 Gbit čipi uporabljajo dva sloja in so izdelani pri 20 nm. V seji z vprašanjem in odgovorom je opozoril, da tehnologija ustvarjanja in povezovanja slojev ni enaka kot pri 3D NAND in zahteva več plasti litografije, zato se stroški lahko sorazmerno povečajo, ko dodate sloje po določeni točki. Toda dejal je, da je verjetno varčno ustvariti 4-slojne ali 8-slojne čipe, Crooke pa se je šalil, da bo čez tri leta rekel 16 slojev. Prav tako je dejal, da je tehnično mogoče ustvariti večstopenjske celice - kot so MLC, ki se uporabljajo v bliskavico NAND -, vendar je to trajalo dolgo z NAND-om in se verjetno ne bo zgodilo kmalu zaradi proizvodnih marž.
Na splošno je Fazio dejal, da lahko pričakujemo, da se bo pomnilna zmogljivost povečala na podlagi podobnosti NAND, ki se bo podvojila vsakih nekaj let, in se približala Mooreovim pravnim izboljšavam.
Leta 2016 bo Intel prodal Optane SSD-je, izdelane z novo tehnologijo, v standardnih 2, 5-palčnih (U.2) in mobilnih M.2 (22 mm na 30 mm) faktorjih, je povedal Crooke. To bi bilo koristno v aplikacijah, kot je omogočanje potopnega igranja z velikimi odprtimi svetovi, ki zahtevajo velike nabore podatkov.
Medtem ko je začetna demonstracija na običajni škatli za shranjevanje pokazala pet- do sedemkratno izboljšanje, je Fazio dejal, da so ostale stvari okrog shranjevalnih naprav omejene. Dejal je, da lahko potencial "sprostite" tako, da ga snamete s pomnilniškega vodila in ga postavite neposredno na pomnilniški vodnik, zato Intel načrtuje, da bo naslednje leto izdal tudi različico, ki uporablja NVMe (nehlapni pomnilnik express) na vrhu PCIe. Številni prodajalci zdaj ponujajo bliskavico NAND prek vodila PCI, zato so rekli, da bodo zmogljivosti XPoint tam bistveno boljše.
Druga možnost je, da ta pomnilnik uporabite neposredno kot sistemski pomnilnik. Z uporabo procesorja Xeon naslednje generacije - ki še ni napovedan, a omenjen na številnih sejah - bi morali imeti XPoint neposredno uporabiti kot pomnilnik, kar omogoča štirikrat večji največji pomnilnik pomnilnika DRAM z nižjimi stroški. 3D XPoint je nekoliko počasnejši od DRAM-a, vendar so rekli, da se zamuda meri v dvomestnih nanosekundah, kar je precej blizu DRAM-u in stokrat hitreje kot NAND. (Upoštevajte, da so hitrosti branja NAND veliko hitrejše od hitrosti pisanja in da NAND naslavlja spomin na straneh, DRAM in XPoint pa pomnilnik obravnavata na posamezni bitni ravni.)
Intel bo pomnilnik ponujal tudi v DIMM slotih, ki so sposobni DDR4, tudi prihodnje leto, je dejal Crooke, medtem ko je v diagramu zapisano, da se bo uporabljal v povezavi z DRAM, tradicionalni pomnilnik pa deluje kot predpomnilnik. Rekli so, da to lahko deluje brez sprememb v operacijskem sistemu ali aplikaciji.
Crooke je govoril o potencialni uporabi tega pomnilnika v aplikacijah, kot so finančne storitve, odkrivanje goljufij, spletno oglaševanje in znanstvene raziskave, kot je računalniška genomika, saj je to še posebej dobro za obdelavo velikih naborov podatkov, ki ponujajo hiter naključen dostop do podatkov. A dejal je, da bi bilo to super tudi za potopno, neprekinjeno igranje.
Odprtih vprašanj je še veliko, saj izdelek še ni bil dostavljen, zato še ne poznamo dejanskih cen, specifikacij ali določenih modelov. Jasno je povedal, da namerava Intel pomnilnik prodati le kot del posebnih modulov, ne pa kot neobdelane pomnilniške komponente. (Micron, ki bo prav tako prodajal izdelke na podlagi gradiva, o določenih izdelkih še ni objavil.)
Ob predpostavki, da se cena izkaže za razumno in da tehnologija še naprej napreduje, vidim veliko uporabo tehnologije, ki ustreza med DRAM-om in NAND-om. Zelo malo je verjetno, da bi ga zamenjali - DRAM bi moral ostati hitrejši, 3D NAND pa bo verjetno ostal cenejši še nekaj časa - vendar bi lahko postal zelo pomemben del napredne arhitekture sistemov.
