3D XPoint — Википедия

Эскизная схема двухслойной памяти 3D XPoint. На пересечении линий (серый) показаны запоминающие ячейки (зелёный) и селектор (желтый)

3D XPoint (читается «3D crosspoint» — «трёхмерное пересечение»[1]) — технология энергонезависимой памяти, анонсированная корпорациями Intel и Micron в июле 2015 года; направление свёрнуто к концу 2022 г.

Накопители компании Intel, использующие данную технологию, выходили под торговой маркой Optane, а устройства Micron предполагалось выпускать под маркой QuantX, впоследствии Micron отказалась от участия в развитии технологии. У Intel имелось несколько продуктов под брендом Optane: «память Optane», «постоянная память Optane» и «твердотельные накопители Optane», всё это в итоге было объединено под эгидой «бизнес памяти Optane».

Технология

[править | править код]

Разработка технологии началась примерно в 2012 году[2] (ранее Intel и Micron уже занимались совместной разработкой других типов энергонезависимой памяти на фазовых переходах (PRAM, PCM)[3][4]). TechInsights[англ.] сообщает об использовании PCM-памяти на базе GeSbTe (GST) и селектора на базе As+GST (ovonic threshold switch, OTS)[5][6]; по сообщениям сотрудника компании Micron, архитектура 3D XPoint отличается от предыдущих вариантов реализации PCM-памяти и использует халькогенидные материалы как для селектора, так и для хранения данных в ячейках памяти (такие материалы быстрее и более стабильны, чем традиционные для материалы PCM, например, GST)[7].

В 2015 году отмечалось, что технология «не основана на электронах»[8], а также что используется изменение электрического сопротивления материалов и возможна побитовая адресация[9]. Отмечалось также некоторое сходство с резистивной памятью произвольного доступа (RRAM), разрабатываемой компанией Crossbar[англ.], но использование при этом других физических принципов для хранения информации[2][10]. Генеральный директор Intel Брайан Кржанич, отвечая на вопросы о материалах XPoint, уточнил, что переключение основано на «объёмных свойствах материала» (англ. bulk material properties)[11]. Также заявлялось, что 3D Xpoint не использует изменение фазового состояния материала или технологии «мемристоров»[12].

Отдельные ячейки памяти в XPoint адресуются при помощи селектора, и для доступа к ним не требуется транзистор (как в технологиях NAND и DRAM), что позволяет уменьшить площадь ячейки и увеличить плотность их размещения на кристалле[13].

Подробная информация об использованных материалах и физических принципах по состоянию на конец 2016 года не разглашалась. Для записи информации в ячейках памяти используется изменение сопротивления материала. Ячейки, предположительно вместе с неким селектором, расположены на пересечении перпендикулярных линий адресации слов и битов. Технология допускает реализацию с несколькими слоями ячеек. Устройства на основе памяти 3D XPoint выпускаются для установки в разъёмы для оперативной памяти DDR4 (NVDIMM[англ.], non-volatile DIMM) и PCI Express (NVM Express).

По данным СМИ, другие компании не представили рабочих вариантов резистивной памяти или памяти на изменении фазовых состояний, которые бы достигли такого же уровня производительности и надёжности, как XPoint[14].

Совместимость: В качестве компонента памяти Optane требует наличия специального набора микросхем и поддержки ЦП. Как обычный твердотельный накопитель, Optane широко совместим с очень широким спектром систем, и его основные требования во многом аналогичны любому другому твердотельному накопителю — возможность подключения к аппаратному обеспечению, операционной системе, BIOS/UEFI и поддержке драйверов для NVMe, а также адекватная поддержка. охлаждение.

Оценки производительности

[править | править код]

В начале 2016 года IM Flash заявила, что первое поколение твердотельных накопителей достигнет 95 тысяч операций ввода-вывода в секунду с задержками порядка 9 микросекунд[15]. На форуме Intel для разработчиков 2016 года были продемонстрированы PCIe-накопители объёмом 140 ГБ, показавшие двух-трёхкратное улучшение показателей по сравнению с твердотельными накопителями NVMe на NAND[16].

В середине 2016 года Intel заявляла, что по сравнению с флэш-памятью NAND новая технология имеет в 10 раз меньшие задержки операций, в 3 раза более высокий ресурс по перезаписи, в 4 раза большее количество операций записи в секунду, в 3 раза большее количество операций чтения в секунду, используя при этом около 30 % от энергопотребления флэш-памяти[17][18]. В 2017 году Intel представила накопители серии Optane SSD 900P объёмом 280 и 480 ГБ для настольных компьютеров; заявленная скорость последовательного чтения информации достигает 2500 Мбайт/с, скорость последовательной записи — 2000 Мбайт/с[19].

Независимые тесты первых вышедших NVMe-устройств на 3D XPoint (Intel Optane Memory) на применимость их как блочных устройств на характерных для индивидуальных пользователей нагрузках не продемонстрировали какого-либо заметного преимущества в сравнении с NVMe-накопителями на базе NAND, а с учётом их высокой цены — и конкурентоспособности; с этим связывают фокусировка Intel и Micron на продвижение этого типа памяти на корпоративный, а не потребительский рынок[20]. Так, компания VMware, разработчик программного обеспечения для виртуализации, ориентировалась, в первую очередь, именно на Intel Optane (напр., в решении Project Capitola, платформах vSphere 7.x и vSAN)[21].

Производство и внедрение

[править | править код]
Intel Optane SSD для слота M.2

В 2015 году фабрика IM Flash[англ.] — совместное предприятие Intel и Micron в Лихае (штат Юта) — изготовила с применением технологии небольшое количество чипов объёмом 128 Гбит, они использовали два слоя ячеек по 64 Гбит каждый[2][22]. В начале 2016 года генеральный директор IM Flash Ги Блалок озвучил оценку, что массовое производство чипов начнётся не ранее чем через 12—18 месяцев[15].

В середине 2015 года Intel объявила об использовании бренда «Optane» для продуктов хранения данных на базе технологии 3D XPoint[23], а в марте 2017 года выпущен первый NVMe-накопитель с памятью 3D XPoint — Optane P4800X[24].

В октябре 2016 года вице-президент подразделения решений для хранения данных Micron заявил, что «3D Xpoint будет примерно в два раза дешевле DRAM, и четыре-пять раз дороже, чем флэш-память NAND» (при равном объёме)[25][26] (но ниже, чем у DRAM[27]).

27 октября 2017 года Intel представила накопители серии Optane SSD 900P объёмом 280 и 480 ГБ, предназначенные для настольных компьютеров[19].

Поскольку себестоимость 3D XPoint превышает себестоимость привычной TLC 3D NAND примерно на порядок и, по имеющимся оценкам, производство 1 ГБ подобной памяти обходится как минимум в $0,5, что не позволяет Intel выйти с накопителями на такой памяти на массовый рынок (однако, компания нашла выход, выпуская гибридный потребительский продукт, который построен как совокупность микросхем 3D XPoint и QLC 3D NAND, используя преимущества и тех и других)[28].

Как свидетельствует отчётность, поданная компанией в Комиссию по ценным бумагам и биржам США, в 2020 году это направление принесло Интел убыток в сумме 576 млн долл. Весной 2021 года компания Micron продала за 900 млн долл. лихайское предприятие по производству 3D XPoint корпорации Texas Instruments, которая намерена полностью переоборудовать его под производство другой продукции[28].

Середина 2022 г. — Интел сворачивает бизнес-направление Optane Memory (в свете падения квартальной выручки на 22 % год к году, компания просто не может поддерживать все перспективные технологии, требующие больших инвестиций в R&D)[21][29].

Ссылки

[править | править код]
  • Сергей Плотников. Объясняем. Что революционного в памяти 3D XPoint и накопителях Intel Optane // ferra.ru, 20.04.2016
  • Модуль памяти Intel Optane — часто задаваемые вопросы на сайте dell.com
  • "Intel Micron Webcast", www.youtube.com, 44 mins (англ.)
  • Third party criticism of Intel failing to meet initial specs, Semiaccurate, 2016-09-12 (англ.)

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ "3D XPoint™ Technology Revolutionizes Storage Memory", www.youtube.com (рекламное видео), Intel, Архивировано 14 марта 2023, Дата обращения: 15 ноября 2016 Источник. Дата обращения: 15 ноября 2016. Архивировано 8 ноября 2020 года.
  2. ↑ 1 2 3 Clarke, Peter (2015-07-28), "Intel, Micron Launch "Bulk-Switching" ReRAM", www.eetimes.com, Архивировано 3 июля 2017, Дата обращения: 15 ноября 2016 Источник. Дата обращения: 15 ноября 2016. Архивировано 3 июля 2017 года.
  3. ↑ Intel и Numonyx представили 64 Гбит стекируемые чипы PCM в 2009: McGrath, Dylan (28 Oct 2009), "Intel, Numonyx claim phase-change memory milestone", www.eetimes.com, Архивировано 4 декабря 2019, Дата обращения: 15 ноября 2016 Источник. Дата обращения: 15 ноября 2016. Архивировано 4 декабря 2019 года.
  4. ↑ Архивированная копия. Дата обращения: 26 ноября 2017. Архивировано 24 марта 2017 года.
  5. ↑ Intel 3D XPoint Memory Die Removed from Intel Optane™ PCM (Phase Change Memory). Дата обращения: 26 ноября 2017. Архивировано 1 декабря 2017 года.
  6. ↑ http://techinsights.com/about-techinsights/overview/blog/memory-selector-elements-for-intel-optane-xpoint-memory/ Архивная копия от 1 декабря 2017 на Wayback Machine Intel XPoint memory has adopted chalcogenide-based phase change materials. A GST (Ge-Sb-Te) alloy layer is used for the memory element, which we call a Phase Change Memory (PCM) … Intel XPoint memory uses another chalcogenide-based alloy with arsenic (As) doped which is different from the memory element material used. This means the selector Intel used on XPoint memory is an ovonic threshold switch (OTS) material.
  7. ↑ Clarke, Peter (2015-07-31), "Patent Search Supports View 3D XPoint Based on Phase-Change", www.eetimes.com, Архивировано 3 июля 2017, Дата обращения: 15 ноября 2016 Источник. Дата обращения: 15 ноября 2016. Архивировано 3 июля 2017 года.
  8. ↑ Neale, Ron (14 Aug 2015), "Imagining What's Inside 3D XPoint", eetimes.com, Архивировано 3 июля 2017, Дата обращения: 15 ноября 2016 Источник. Дата обращения: 15 ноября 2016. Архивировано 3 июля 2017 года.
  9. ↑ Hruska, Joel Intel, Micron reveal Xpoint, a new memory architecture that could outclass DDR4 and NAND. ExtremeTech (29 июля 2015). Дата обращения: 15 ноября 2016. Архивировано 20 августа 2015 года.
  10. ↑ Clarke, Peter (2015-07-28), "Intel, Micron Launch "Bulk-Switching" ReRAM", www.eetimes.com, Архивировано 3 июля 2017, Дата обращения: 15 ноября 2016, "The switching mechanism is via changes in resistance of the bulk material," was all Intel would add in response to questions sent via email. Источник. Дата обращения: 15 ноября 2016. Архивировано 3 июля 2017 года.
  11. ↑ Merrick, Rick, "Intel's Krzanich: CEO Q&A at IDF", www.eetimes.com, p. 2, Архивировано 22 марта 2017, Дата обращения: 15 ноября 2016 Источник. Дата обращения: 15 ноября 2016. Архивировано 22 марта 2017 года.
  12. ↑ Mellor, Chris Just ONE THOUSAND times BETTER than FLASH! Intel, Micron's amazing claim. The Register (28 июля 2015). — «An Intel spokesperson categorically denied that it was a phase-change memory process or a memristor technology. Spin-transfer torque was also dismissed». Дата обращения: 28 сентября 2017. Архивировано 5 сентября 2017 года.
  13. ↑ Intel’s Xpoint is pretty much broken. Дата обращения: 8 октября 2016. Архивировано 12 ноября 2020 года.
  14. ↑ By Chris Mellor, The Register. «Goodbye: XPoint is Intel’s best exit from NAND production hell Архивная копия от 5 сентября 2017 на Wayback Machine.» / April 21, 2016. April 22, 2016.
  15. ↑ 1 2 Merrick, Rick (14 Jan 2016), "3D XPoint Steps Into the Light", EE Times, Архивировано 7 мая 2017, Дата обращения: 15 ноября 2016 Источник. Дата обращения: 15 ноября 2016. Архивировано 7 мая 2017 года.
  16. ↑ Cutress, Ian (2016-08-26). "Intel's 140GB Optane 3D Xpoint PCIe SSD Spotted at IDF". Anandtech. Архивировано 8 ноября 2020. Дата обращения: 26 августа 2016.
  17. ↑ Demerjian, Charlie Intel’s Xpoint is pretty much broken. In their own words it isn’t close to the promises. semiaccurate.com (12 сентября 2016). Дата обращения: 15 ноября 2016. Архивировано 12 ноября 2020 года.
  18. ↑  (недоступная ссылка с 15-11-2016 [2913 дней])https://hubb.blob.core.windows.net/5a741d00-0c8a-45e4-9112-cfe073fe4ed1-published/3fde87a3-3307-485e-8528-2c1f6436d737/MASTC01%20-%20MASTC01_-_SF16_MASTC01_102?sv=2014-02-14&sr=c&sig=QY6WHaQ267MeMFMaYT%2BfUJuBzMTkEwjrsv7%2BCzSr6pY%3D&se=2016-10-09T17%3A50%3A09Z&sp=r (недоступная ссылка)
  19. ↑ 1 2 "Intel Optane SSD 900P: дебют быстрых накопителей нового поколения". 3DNews - Daily Digital Digest. Архивировано 7 ноября 2017. Дата обращения: 30 октября 2017.
  20. ↑ Андрей Кожемяко. SSD-накопитель Intel Optane Memory емкостью 32 ГБ. iXBT.com (24 июля 2017). Дата обращения: 3 августа 2017. Архивировано 3 августа 2017 года.
  21. ↑ 1 2 Закат технологии Intel Optane - что будет дальше с поддержкой от VMware? // 30/08/2022
  22. ↑ Smith, Ryan (2015-08-18), "Intel Announces Optane Storage Brand For 3D XPoint Products", www.anandtech.com, Архивировано 19 августа 2015, Дата обращения: 15 ноября 2016, products will be available in 2016, in both standard SSD (PCIe) form factors for everything from Ultrabooks to servers, and in a DIMM form factor for Xeon systems for even greater bandwidth and lower latencies. As expected, Intel will be providing storage controllers optimized for the 3D XPoint memory Источник. Дата обращения: 15 ноября 2016. Архивировано 19 августа 2015 года.
  23. ↑ Smith, Ryan (18 Aug 2015), "Intel Announces Optane Storage Brand For 3D XPoint Products", AnandTech, Архивировано 19 августа 2015, Дата обращения: 15 ноября 2016 Источник. Дата обращения: 15 ноября 2016. Архивировано 19 августа 2015 года.
  24. ↑ Intel Optane SSD DC P4800X 750GB Архивная копия от 1 декабря 2017 на Wayback Machine // Hands-On Review
  25. ↑ Micron reveals marketing details about 3D XPoint memory QuantX. Дата обращения: 14 октября 2016. Архивировано 6 сентября 2017 года.
  26. ↑ Антон Тестов. Intel: Стоимость SSD на базе 3D XPoint может быть в разы выше обычных. 3dnews (23 ноября 2015). Дата обращения: 15 ноября 2016. Архивировано 16 ноября 2016 года.
  27. ↑ Evangelho, Jason Intel And Micron Jointly Unveil Disruptive, Game-Changing 3D XPoint Memory, 1000x Faster Than NAND (28 июля 2015). — «Intel's Rob Crooke explained, 'You could put the cost somewhere between NAND and DRAM.'». Дата обращения: 15 ноября 2016. Архивировано из оригинала 15 августа 2016 года.
  28. ↑ 1 2 Итоги 2021 года: SSD-накопители — А что там с 3D XPoint Архивная копия от 16 января 2022 на Wayback Machine // 3DNews, 14 января 2022
  29. ↑ Intel закрывает производство памяти Optane и теряет на этом миллионы. Уникальная память Intel останется в прошлом // Overclockers, 29 июл 2022
Источник — https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=3D_XPoint&oldid=138987156