Intel chi tiết bộ nhớ 3d điểm, sản phẩm trong tương lai

Tại Diễn đàn nhà phát triển Intel năm nay, công ty đã tiết lộ thêm chi tiết kỹ thuật về bộ nhớ 3D XPoint sắp tới của mình, có khả năng thực sự thay đổi kiến ​​trúc PC bằng cách lấp đầy khoảng cách giữa bộ nhớ chính và bộ nhớ chính truyền thống.

Intel và Micron, cùng nhau tạo ra bộ nhớ mới và dự định sản xuất nó tại một cơ sở liên doanh ở Lehi, Utah, đã nói rằng 3D XPoint nhanh hơn 1.000 lần so với flash NAND và mật độ DRAM gấp 10 lần. Do đó, nó có thể là sự thay thế nhanh hơn cho bộ nhớ flash NAND ngày nay, có dung lượng lớn và tương đối rẻ tiền, hoặc hoạt động như một sự thay thế hoặc bổ trợ cho DRAM truyền thống, nhanh hơn nhưng có dung lượng hạn chế. Tại IDF, chúng tôi đã có thêm thông tin chi tiết về cách thức hoạt động của một trong những giải pháp đó.

Trong bài phát biểu, Rob Crooke, phó chủ tịch cấp cao và tổng giám đốc của Tập đoàn Giải pháp bộ nhớ không biến động của Intel, đã thông báo rằng Intel có kế hoạch bán trung tâm dữ liệu và SSD máy tính xách tay cũng như DIMM dựa trên bộ nhớ mới vào năm 2016 dưới tên thương hiệu Optane. Ông đã trình diễn một SSD Optane cung cấp hiệu suất gấp năm đến bảy lần so với SSD nhanh nhất hiện tại của Intel chạy nhiều tác vụ khác nhau.

Sau đó, anh và Al Fazio, một thành viên cao cấp của Intel và giám đốc phát triển công nghệ bộ nhớ, đã trình bày rất nhiều chi tiết kỹ thuật, mặc dù họ vẫn giữ một số thông tin quan trọng dưới dạng bọc, chẳng hạn như tài liệu thực tế được sử dụng để ghi dữ liệu.

Trong phiên đó, Crooke đã đưa ra một wafer mà anh ta nói có chứa bộ nhớ 3D XPoint, sẽ bao gồm 128 Gbits lưu trữ mỗi lần chết. Tổng cộng, họ cho biết toàn bộ wafer có thể chứa 5 Terabyte dữ liệu.

Fazio đứng cạnh một mô hình của ký ức, mà ông nói là gấp 5 triệu lần kích thước thực tế. Ông đã sử dụng mô hình này, chỉ hiển thị lưu trữ 32 bit bộ nhớ, để giải thích cách cấu trúc hoạt động.

Ông nói nó có cấu trúc điểm chéo khá đơn giản. Trong cách sắp xếp này, các dây vuông góc (đôi khi được gọi là các dòng từ) kết nối các cột dưới âm và một ô nhớ riêng lẻ có thể được xử lý bằng cách chọn dây trên cùng và dưới cùng của nó. Ông lưu ý rằng trong các công nghệ khác, các số 0 và số 0 được biểu thị bằng cách bẫy các electron trong một tụ điện cho DRAM và trong một "cổng nổi" cho NAN. Nhưng với giải pháp mới, bộ nhớ (được biểu thị bằng màu xanh lục trong mô hình) là vật liệu thay đổi các thuộc tính số lượng lớn của nó. Nghĩa là bạn có hàng trăm ngàn hoặc hàng triệu nguyên tử di chuyển giữa điện trở suất cao và thấp. Vấn đề, ông nói, đã tạo ra các vật liệu để lưu trữ bộ nhớ và cho bộ chọn (được chỉ thị bằng màu vàng trong mô hình) cho phép các ô nhớ được ghi hoặc đọc mà không cần bóng bán dẫn.

Anh ta sẽ không nói vật liệu là gì, nhưng đã nói rằng trong khi nó có khái niệm cơ bản về vật liệu thay đổi giữa điện trở cao và thấp để chỉ ra vật liệu và số không, thì nó khác với những gì hầu hết trong ngành coi RAM điện trở, vì điều đó thường sử dụng các sợi và tế bào của khoảng 10 nguyên tử, trong khi XPoint sử dụng các thuộc tính khối để tất cả các nguyên tử thay đổi, giúp sản xuất dễ dàng hơn.

Fazio cho biết khái niệm này rất có thể mở rộng, trong đó bạn có thể thêm nhiều lớp hơn hoặc mở rộng quy mô sản xuất thành các kích thước nhỏ hơn. Các chip 128 Gbit hiện tại sử dụng hai lớp và được sản xuất ở 20nm. Trong phiên hỏi đáp, ông lưu ý rằng công nghệ tạo và kết nối các lớp không giống với 3D NAND và yêu cầu nhiều lớp in thạch bản, do đó chi phí có thể tăng theo tỷ lệ khi bạn thêm các lớp sau một điểm nhất định. Nhưng anh ấy nói có lẽ là kinh tế khi tạo ra chip 4 lớp hoặc 8 lớp, và Crooke đã nói đùa rằng trong ba năm, anh ấy sẽ nói 16 lớp. Ông cũng nói rằng về mặt kỹ thuật có thể tạo ra các tế bào đa cấp, chẳng hạn như các MLC được sử dụng trong NAND flash, nhưng phải mất một thời gian dài để làm điều đó với NAND và sẽ không xảy ra sớm vì lợi nhuận sản xuất.

Nhìn chung, Fazio cho biết chúng ta có thể hy vọng dung lượng bộ nhớ sẽ tăng theo nhịp tương tự như NAND, tăng gấp đôi sau mỗi vài năm, tiếp cận các cải tiến theo kiểu Luật của Moore.

Trong năm 2016, Intel sẽ bán SSD Optane được sản xuất với công nghệ mới ở các yếu tố hình thức 2, 5 inch tiêu chuẩn (U.2) và M.2 (22mm x 30 mm) di động, Crooke cho biết. Điều này sẽ hữu ích trong các ứng dụng như cho phép chơi game nhập vai với thế giới mở rộng lớn, đòi hỏi các tập dữ liệu lớn.

Trong khi cuộc biểu tình ban đầu cho thấy sự cải thiện từ năm đến bảy lần trên một hộp lưu trữ tiêu chuẩn, Fazio nói rằng nó bị giới hạn bởi những thứ khác xung quanh kho lưu trữ đó. Ông nói rằng bạn có thể "giải phóng" tiềm năng bằng cách tắt nó khỏi bus lưu trữ và đặt trực tiếp lên bus bộ nhớ, đó là lý do tại sao Intel dự định phát hành phiên bản vào năm tới bằng cách sử dụng tiêu chuẩn NVMe (bộ nhớ không biến động) của PCIe. Nhiều nhà cung cấp hiện đang cung cấp flash NAND trên bus PCI và họ cho biết hiệu năng XPoint sẽ tốt hơn đáng kể ở đó.

Một cách sử dụng khác có thể là sử dụng bộ nhớ này trực tiếp làm bộ nhớ hệ thống. Chưa sử dụng bộ xử lý Xeon thế hệ tiếp theo, nhưng được đề cập trong một số phiên, bạn có thể sử dụng XPoint trực tiếp vì bộ nhớ cho phép bộ nhớ DRAM tối đa gấp bốn lần với chi phí thấp hơn. 3D XPoint có phần chậm hơn DRAM, nhưng họ cho biết độ trễ được đo bằng nano giây có hai chữ số, khá gần với DRAM và nhanh hơn hàng trăm lần so với NAND. (Lưu ý rằng tốc độ đọc NAND nhanh hơn nhiều so với tốc độ ghi của nó và NAND xử lý bộ nhớ trong các trang, trong khi DRAM và XPoint xử lý bộ nhớ ở mức bit riêng lẻ.)

Intel cũng sẽ cung cấp bộ nhớ trong các khe DIMM có khả năng DDR4 vào năm tới, trong khi một sơ đồ chỉ ra rằng nó sẽ được sử dụng cùng với DRAM, với bộ nhớ truyền thống hoạt động như một bộ đệm ghi lại. Họ cho biết điều này có thể hoạt động mà không có thay đổi nào đối với hệ điều hành hoặc ứng dụng.

Crooke đã nói về tiềm năng sử dụng bộ nhớ này trong các ứng dụng như dịch vụ tài chính, phát hiện gian lận, quảng cáo trực tuyến và nghiên cứu khoa học như genomics tính toán vì nó đặc biệt tốt để xử lý các tập dữ liệu lớn, cung cấp truy cập dữ liệu ngẫu nhiên nhanh. Nhưng ông nói nó cũng sẽ rất tuyệt cho việc chơi game nhập vai, không bị gián đoạn.

Vẫn còn rất nhiều câu hỏi mở, vì sản phẩm chưa được phân phối, vì vậy chúng tôi chưa biết giá cả thực tế, thông số kỹ thuật hoặc các mẫu cụ thể. Ông đã nói rõ rằng Intel dự định chỉ bán bộ nhớ như một phần của các mô-đun cụ thể, chứ không phải là các thành phần bộ nhớ thô. (Micron, cũng sẽ bán sản phẩm dựa trên nguyên liệu, chưa đưa ra bất kỳ thông báo nào về các sản phẩm cụ thể.)

Giả sử giá cả hợp lý và công nghệ tiếp tục phát triển, tôi có thể thấy một sự sử dụng rất lớn cho một công nghệ phù hợp giữa DRAM và NAND. Rất khó có thể thay thế cả DRAM của DRAM nên vẫn nhanh hơn và 3D NAND có thể sẽ rẻ hơn trong một thời gian - nhưng nó có thể trở thành một phần rất quan trọng trong kiến ​​trúc hệ thống trong tương lai.