3D XPoint: da Intel e MIcron la memoria che soppianterà la tecnologia NAND

3D XPoint: da Intel e MIcron la memoria che soppianterà la tecnologia NAND

Le due aziende annunciano lo sviluppo di una nuova tecnologia di memoria di tipo non volatile, che abbraccia i vantaggi di NAND e DRAM mirando a diventare un riferimento di mercato. I primi prodotti in commercio nel 2016

di pubblicata il , alle 13:32 nel canale Memorie
IntelMicronAMDRadeon
 

3D XPoint, pronunciato 3D cross point, è il nome scelto da Intel e Micron per identificare un nuovo tipo di tecnologia di memoria presentato congiuntamente dalle due aziende. Si tratta di memoria ad elevate prestazioni, caratterizzata da una elevata densità complessiva e di tipo non volatile, grazie alla quale poter fornire più velocemente i dati al processore affinché vengano elaborati da quest'ultimo.

L'architettura ha permesso di ottenere, stando a quanto anticipato da Intel e Micron, memorie con una velocità sino a 1.000 volte superiore rispetto alle tradizionali soluzioni NAND, che sono sino a 10 volte più dense e che vantano il requisito della non volatilità quindi sono in grado di mantenere le informazioni integre anche quando non vengono alimentate. Non solo questo: le due aziende hanno anche indicato un incremento di 1.000 volte della endurance delle memorie, cioè della loro capacità di mantenere integre le informazioni su esse salvate, rispetto alle soluzioni NAND. Questa tecnologia è prerogativa di Intel e Micron, per la quale non prevedono quantomeno al momento di estendere a terze parti la produzione.

La prima implementazione di questa tecnologia prevede che in ogni chip memoria siano messi a disposizione 128Gbit per i dati, con un numero che è destinato a crescere nel momento in cui un maggior quantitativo di strati di chip verrà sovrapposto uno sull'altro. L'approccio con stacking dei chip memoria può ricordare in parte quanto introdotto recentemente da AMD con la memoria HBM, High Bandwidth Memory, abbinata alle proprie GPU della famiglia Fiji: si tratta però di tecnologie molto differenti tra di loro, destinate ad ambiti applicativi non direttamente comparabili in primo luogo perché quella HBM è una tecnologia di memoria di tipo volatile.

3d_xpoint_memory_1.jpg (120478 bytes)

La peculiarità della tecnologia 3D XPoint è quella di memorizzare i dati agendo su modifiche effettuate sul materiale che compone le celle memoria, intervenendo su tutto il materiale e non solo su una sua parte: un approccio radicalmente differente rispetto a quanto adottato sino ad ora per le memorie e una radicale rivoluzione per questo settore. In questo modo si ottiene quell'incremento di densità indicato in precedenza e una conseguente riduzione delle dimensioni complessive grazie anche ad un più efficiente stacking delle celle memoria. Le informazioni possono venir scritte sulle memorie intervenendo in piccoli quantitativi, al contrario delle memorie NAND che richiedono che grandi blocchi di dati vengano scritti ogni volta,

Le prime soluzioni basate su tecnologia 3D XPoint sono attese nelle mani di alcuni clienti delle due aziende entro la fine dell'anno, anche se riteniamo che una adozione diffusa di questa tecnologia richiederà un periodo di tempo ben più lungo. I moduli sono attualmente in produzione con tecnologia a 20 nanometri: Intel ha mostrato wafer di questi prodotti. L'ambito di utilizzo di riferimento di 3D XPoint è quello delle soluzioni nelle quali capacità e velocità della memoria rappresentano requisiti imprescindibili: pensiamo quindi ai datacenter e più in generale a quelle applicazioni che richiedono che una elevata quantità di dati venga costantemente elaborata dal processore.

Gli incrementi prestazionali garantiti da 3D XPoint, stando a quanto anticipato da Intel e Micron, sono per molti versi rivoluzionari. Le memorie DRAM continueranno a restare il riferimento per quanto concerne le pure prestazioni velocistiche, ma con 3D XPoint le due aziende puntano a ottenere un ideale connubio tra le prestazioni velocistiche proprie delle memorie DRAM con le caratteristiche operative delle memorie NAND, in primis la possibilità di mantenere i dati memorizzati anche quando non alimentate.

Quali saranno le ricadute pratiche per il pubblico dei consumatori? Ad esempio la possibilità di avere SSD che siano 10 volte più veloci rispetto a quanto accessibile al momento con tecnologia NAND, ottenendo un parallelo aumento nella densità di memorizzazione dei dati e quindi un più ridotto ingombro dei dispositivi. A che prezzo? Intel e Micron non si sono particolarmente sbilanciate, se non riferendosi ad un attendersi un costo medio a metà strada tra quello delle memorie DRAM e quello delle soluzioni NAND.

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17 Commenti
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demon7729 Luglio 2015, 14:26 #1
SPETTACOLARE!!!!
Quindi se ho ben capito tra due-tre anni forse vedremo in commercio i primi SSD con questa tecnologia che saranno capienti al punto da non farci rimpiangere gli HDD attuali ed al contempo tanto veloci da poter quasi competere con le RAM???
E il tutto a prezzi non fantastellari?

Sarebbe una figata immensa!!!!!!!!
AleLinuxBSD29 Luglio 2015, 14:38 #2
Interessante anche se non sono convinto che riusciremo ad avere questo tipo di memorie al livello consumer. Alcuni motivi:
- al di là degli annunci, non accade quasi mai che tecnologie rivoluzionarie, approdino al mercato di massa
Salvo parziali eccezioni, tipo ad es. le SSD, ma pure in quel caso, risultavano/risultano frenate dal bus Sata, per cui il ricorso al bus Sata Express risulterebbe la soluzione attuale migliore
- si tratta di un'esclusiva Intel e Micron e la storia insegna che questi approcci, giustamente, incontrano resistenze nella loro possibilità di diffusione e, considerando che Intel si è defilata dal segmento desktop, è evidente che non avrebbe nessuna voce in capitolo sull'argomento
- nell'articolo viene indicato che l'attuale implementazione consente chip memoria da 128Gbit, ma non viene specificato il numero di strati implementabili al momento, in modo da potere capire, adesso, quale sarebbe la massima capacità di memoria disponibile
scriptors29 Luglio 2015, 14:45 #3
A me basterebbero i 2 o 3 giga dell'Hyberfile.sys in modo che quando accendo il PC in un secondo sia pronto
demon7729 Luglio 2015, 15:08 #4
Originariamente inviato da: AleLinuxBSD
Interessante anche se non sono convinto che riusciremo ad avere questo tipo di memorie al livello consumer. Alcuni motivi:
- al di là degli annunci, non accade quasi mai che tecnologie rivoluzionarie, approdino al mercato di massa
Salvo parziali eccezioni, tipo ad es. le SSD, ma pure in quel caso, risultavano/risultano frenate dal bus Sata, per cui il ricorso al bus Sata Express risulterebbe la soluzione attuale migliore
- si tratta di un'esclusiva Intel e Micron e la storia insegna che questi approcci, giustamente, incontrano resistenze nella loro possibilità di diffusione e, considerando che Intel si è defilata dal segmento desktop, è evidente che non avrebbe nessuna voce in capitolo sull'argomento
- nell'articolo viene indicato che l'attuale implementazione consente chip memoria da 128Gbit, ma non viene specificato il numero di strati implementabili al momento, in modo da potere capire, adesso, quale sarebbe la massima capacità di memoria disponibile


Ecco.
grazie per lo schiaffone bello carico che ti riporta nel mondo reale col massimo del trauma possibile.
LMCH29 Luglio 2015, 15:40 #5
Sono molto curioso di sapere quale metodo di memorizzazione utilizzano.

Secondo The Inquirer un portavoce di Intel ha affermato che
non si tratta di memoria a cambio di fase (su cui Intel aveva fatto molto R&D
negli ultimi 20 anni), ne di memristori e neppure di memoria spin-transfer torque
("coppia di trasferimento dello spin".
Ma di qualcosa su cui Intel e Micro hanno lavorato da circa 10 anni per poi unire le forze
nel 2012.

Link: http://www.theregister.co.uk/2015/07/28/intel_micron_3d_xpoint/

A giudicare dallo schema che hanno reso pubblico mi sa che invece
è essenzialmente una memoria a memristori "in senso lato"
(sia le memorie a cambio di fase che vari dipi di altri processi di memorizzazione
sono memristori "se si allarga la definizione a sufficienza"
e che proprio per questo evitano di usare esplicitamente la parola memristore
(per evitare rogne con chi ha brevettato memorie a memristori usando una
definizione più "stretta" ma che potrebbe fargli causa e chiedere soldi
se loro "ammettono" che anche la loro tecnologia è basata su memristori).

In base ai disegni mostrati una delle cose innovative rispetto ai primi modelli di
memristori è che oltre ad inpilare i vari strati di "materiale di memorizzazione"
(i due colori indicano probabilmente uno strato di "qualcosa"
ed un corrispondente strato di ossido-di-"qualcosa" spalmato sopra o sotto)
uno strato di righe oppure di colonne di metallizzazione viene usato
per i due strati adiacenti (per scrivere su uno "strato di memoria" si agisce sulle righe e sulle colonne per indirizzare singole celle o gruppi di celle da leggere o da modificare).

Una volta che raffinano le tecnologie di produzione dovrebbe scalare bene
(probabilmente gli elementi critici sono quanto "fini" possono essere righe e colonne
e quanto omogenei devono essere inizialmente gli strati di materiale, con tensioni
e correnti che verosimilmente possono essere scalate molto in basso).

Anche il costo iniziale "più alto delle 3D-NAND ma più basso delle DRAM"
probabilmente scenderà al di sotto di quello della 3D-NAND.
Questo perchè per ora c'e' una sola "fonderia" che li produrrà su larga scala
(quella della joint venture IMFT in Utah) e visto che questa memoria è competitiva
anche con la DRAM inizialmente mungeranno le mucche più cariche di soldi
per poi dilagare negli altri settori man mano che si incrementa la capacità produttiva
loro e di quelli che acquisteranno licenze dei loro brevetti.

Notare che sebbene si possa usare questa memoria per realizzare moduli di memoria
"che sostituiscono le DRAM" (a prezzi più bassi e capacità molto più elevate )
e "moduli SSD" per sostituire sia HDD che gli SSD attuali, il vantaggio più grande
lo si avrà con nuove architetture "a memoria unificata"
(dove sarà il software a decidere quali blocchi/moduli di memoria sono storage e quali "memoria di lavoro".

Per dirla in un modo semplice ... immaginate moduli simili a delle microSD "con un sacco di contatti" da 128..256GB (o forse più usabili in modo intercambiabile su smartphone, table, notebook, desktop o server "come RAM o come storage" in base alle esigenze.

L'unico vero limite è che per passare ad un architettura "totalmente nuova" ci vuole tempo quindi se va tutto bene ci sarà un periodo di transizione di qualche anno
con prodotti radicalmente nuovi ma costosi (roba da server e supercomputer?) che magari saranno in circolazione già il prossimo anno seguiti forse nel 2017 o 2018 da dei nuovi iPhone ed iPad che ne fanno uso (perchè Apple può permettersi ricarichi molto più alti della concorrenza) mentre cominceranno a circolare moduli DDR4 ed SSD basati su quel tipo di memoria per aggiornare hardware recente o ancora in produzione basato sulle attuali architetture.
Avatar029 Luglio 2015, 15:44 #6
Considerando che questa tecnologia deve durare almeno una quarantina d' anni (6-7 solo per entrare in commercio), i 1000x e 10x teorici su velocità e capienza li vedremo a fine ciclo di vita, sia in ambito consumer e non molto prima in ambito enterprise.

Prima bisogna spremere per bene il mercato attuale di nand e ram, senza contare le tecnologie in sviluppo che fanno concorrenza a questo 3d xpoint che bisogna vedere che fine faranno.
Quando è stato venduto fino all' ultimo banco si introdurranno piano piano queste 3dXP nella loro versione più povera per poi "far finta" di migliorarla da qui a 40 anni.

Dopo che apprendi queste notizie diventa difficile guardare con entusiasmo cannon lake o zen 2.0 che siano
LMCH29 Luglio 2015, 16:22 #7
Originariamente inviato da: Avatar0
Considerando che questa tecnologia deve durare almeno una quarantina d' anni (6-7 solo per entrare in commercio), i 1000x e 10x teorici su velocità e capienza li vedremo a fine ciclo di vita, sia in ambito consumer e non molto prima in ambito enterprise.


La velocità di scrittura dovrebbe essere già vicina a 1000x, infatti i primi prodotti "per server" dovrebbero essere moduli "compatibili DDR4" (qualche mese fa è stato fissato uno standard in proposito per "memorie permanenti su moduli DDR4".

Poi salendo di capacità (se si tratta di simil-memristori) le tensioni e le correnti dovranno scalare verso il basso e questo non permetterà di salire di velocità più di tanto.
Ma èanche il caso di ricordare che quel "fino a 10x" è la "capacità per strato" mentre non parlano di quanto strati possono inpilare (probabilmente più di quanto possibile con le 3D-NAND visto che strati e celle sono più "semplici".

Nell'articolo che ho linkato dicono che i primi chip (in commercio nel 2016) saranno da 128Gbit (16GB) con latenze già nel range dei nanosecondi.
E' la stessa capacità delle flash SLC attualmente in produzione e come "sostituti della DDR4" ipotizzando 8 chip per modulo (praticamente lo standard per DIMM DDR4 a singola faccia) si ottengono moduli "DIMM" da 128GB.

Immagina un classico notebook con due slot SODIMM DDR4 comprato questo anno che tra 1..2 anni potrai trasformare in un "mostro" con 256GB di "ram permanente" e con opportuni ritocchi a bios e driver del S.O. può pure fare a meno di HDD o SDD ed usare invece "ram disk persistenti" mappati sui DIMM.

Poi, a parte questo, è da notare che Intel aveva fatto un accordo con HGST riguardo lo sviluppo di nuovi sistemi di storage ed in parallelo Micron ne ha fatto uno simile con Seagate.
Probabilmente prima se ne usciranno con soluzioni ibride con SSHD in cui
memorie 3D XPoint farano da "vera" mega-cache ultra-veloce ed a prova di perdita di dati per un HDD, ottenendo dei dispositivi che per trasferimenti "tutti d'un botto" inferiori a tot. gigabytes avranno come unico limite la velocità del bus SATA III oppure
di quello mPCI M.2 a costi mediamente più bassi degli SSD 3D-NAND.
cdimauro29 Luglio 2015, 19:06 #8
Originariamente inviato da: AleLinuxBSD
- si tratta di un'esclusiva Intel e Micron e la storia insegna che questi approcci, giustamente, incontrano resistenze nella loro possibilità di diffusione

Non vedo quale sarebbe il problema qui: ogni produttore utilizza la tecnologia che vuole per realizzare SSD, ma l'importante è l'interfaccia verso l'esterno, che consente di utilizzarli in tutti i computer che la supportino.

Anche per la memoria il discorso è esattamente lo stesso: l'importante è che venga rispettata l'interfaccia offerta dal modulo DDR4.
e, considerando che Intel si è defilata dal segmento desktop,

Questa sarebbe una novità. Hai fonti a riguardo?
calabar29 Luglio 2015, 20:04 #9
Originariamente inviato da: cdimauro
Questa sarebbe una novità. Hai fonti a riguardo?

Anche a me è suonato strano.
Forse si riferiva agli SSD e al fatto che sia latitante dal mercato consumer.
cdimauro29 Luglio 2015, 20:10 #10
Continuerebbe a suonare strano: Intel mette nel mirino Samsung nel mercato SSD

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