3D XPoint

3D XPoint (läs " 3D crosspoint " - "tredimensionell skärning" [1] ) är en icke-flyktig minnesteknik som tillkännagavs av Intel och Micron i juli 2015. Intel-enheter som använder denna teknik går under varumärket Optane , och Micron-enheter skulle släppas under varumärket QuantX , därefter vägrade Micron att delta i utvecklingen av tekniken.

Detaljer om använda material och fysikaliska principer offentliggjordes inte i slutet av 2016. För att registrera information i minnesceller används en förändring av materialets motstånd. Cellerna, förmodligen tillsammans med någon sorts väljare, är belägna i skärningspunkten mellan vinkelräta ord- och bitadresseringslinjer. Tekniken möjliggör implementering med flera lager av celler. Enheter baserade på 3D XPoint-minne är tillgängliga för installation i DDR4 ( NVDIMM , icke-flyktiga DIMM ) och PCI Express ( NVM Express ) minneskortplatser.

Teknik

Utvecklingen av tekniken började omkring 2012 [2] . Tidigare har Intel och Micron redan varit engagerade i den gemensamma utvecklingen av andra typer av icke-flyktiga fasförändringsminnen (PCM, PRAM) [3] [4] ; Enligt en Micron - anställd skiljer sig 3D XPoint-arkitekturen från tidigare PCM-minnesimplementationer och använder kalkogenidmaterial för både väljaren och för att lagra data i minnesceller. Sådana material är snabbare och mer stabila än traditionella PCM-material som GeSbTe (GST) [5] .

År 2015 noterades att tekniken "inte är baserad på elektroner " [6] , och även att förändringen i materials elektriska resistans används och bit-för-bit-adressering är möjlig [7] . Det fanns också en viss likhet med det resistiva direktminnet ( RRAM ) som utvecklats av Crossbar , men med olika fysiska principer för att lagra information [2] [8] . Intels vd Brian Krzanich , som svar på frågor om XPoint-material , klargjorde att byte baseras på " bulkmaterialegenskaper " [9] .  Det har också hävdats att 3D Xpoint inte använder materialfasändring eller " memristor " -teknik [10] .

Individuella minnesceller i XPoint adresseras med hjälp av en väljare, och åtkomst till dem kräver ingen transistor (som i NAND- och DRAM -teknologier ), vilket gör det möjligt att minska cellarean och öka deras densitet på ett chip [11] .

Enligt medierapporter har andra företag inte presenterat fungerande versioner av resistivt eller fasförändrande minne som skulle uppnå samma nivå av prestanda och tillförlitlighet som XPoint [12] .

TechInsights rapporterar om användningen av GST-baserat PCM-minne och en As+GST-baserad väljare (ovonic threshold switch, OTS) [13] [14]

Produktion

2015 producerade IM Flash- fabriken  - ett joint venture mellan Intel och Micron i Lehigh , Utah - ett litet antal 128 Gb-chips med hjälp av tekniken, de använde två lager av celler på 64 Gb vardera [2] [15 ] . I början av 2016 uppskattade IM Flashs vd Guy Blalock att massproduktion av chips skulle börja tidigast om 12-18 månader [16] .

I mitten av 2015 tillkännagav Intel användningen av varumärket "Optane" för lagringsprodukter baserade på 3D XPoint-teknik [17] , och i mars 2017 släpptes den första NVMe- enheten med 3D XPoint-minne, Optane P4800X [18] . .

Den 27 oktober 2017 levererade Intel enheter av Optane SSD 900P-serien med en volym på 280 och 480 GB avsedda för stationära datorer. Den deklarerade hastigheten för sekventiell läsning av information når 2500 MB/s, hastigheten för sekventiell skrivning är 2000 MB/s [19] .

Eftersom kostnaden för 3D XPoint överstiger kostnaden för den vanliga TLC 3D NAND med ungefär en storleksordning och, enligt tillgängliga uppskattningar, kostar produktionen av 1 GB sådant minne minst $ 0,5, vilket hindrar Intel från att komma in på massmarknaden med enheter baserade på sådant minne (företaget hittade dock utdata genom att släppa en hybrid konsumentprodukt som är byggd som en kombination av 3D XPoint och QLC 3D NAND-chips, och dra fördel av båda) [20] .

Under våren 2021 sålde Micron Lehighs 3D XPoint-tillverkningsanläggning till Texas Instruments , som har för avsikt att helt konvertera den till andra produkter [20] .

Prestandabetyg

I början av 2016 uppgav IM Flash att den första generationen SSD:er skulle uppnå 95K IOPS med latenser i storleksordningen 9 mikrosekunder [16] . På Intel Developer Forum 2016 demonstrerades 140 GB PCIe- enheter, vilket visade två till tre gånger prestandaförbättringen jämfört med NAND -baserade NVMe SSD-enheter [21] .

I mitten av 2016 meddelade Intel att jämfört med NAND-flash har den nya tekniken 10 gånger lägre driftlatens, 3 gånger högre omskrivningsresurs, 4 gånger fler skrivningar per sekund, 3 gånger fler operationer. läser per sekund, samtidigt som den använder cirka 30 % av strömförbrukningen för flashminnet [22] [23] .

I oktober 2016 uttalade Microns VP of Storage Solutions att "3D Xpoint kommer att vara ungefär halva priset på DRAM och fyra till fem gånger dyrare än NAND-flash" (för lika volym) [24] [25] , men lägre än så av DRAM [26] .

Oberoende tester av de första släppta NVMe-enheterna baserade på 3D XPoint (Intel Optane Memory) för deras tillämpbarhet som blockenheter vid arbetsbelastningar som är typiska för enskilda användare visade inte några märkbara fördelar i jämförelse med NAND-baserade NVMe-enheter, men med tanke på deras höga pris - och konkurrenskraft, Intels och Microns fokus på att främja denna typ av minne till företagen, snarare än konsumentmarknaden, är också förknippad med detta [27] .

Anteckningar

  1. ↑ 3D XPoint™-teknik revolutionerar lagringsminnet , Intel , < https://www.youtube.com/watch?v=Wgk4U4qVpNY > Arkiverad 8 november 2020 på Wayback Machine 
  2. ↑ 1 2 3 Clarke, Peter (28 juli 2015), Intel, Micron Launch "Bulk-Switching" ReRAM , < http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1327289 > Arkiverad 3 juli 2017 på Wayback Machine 
  3. ↑ Intel och Numonyx introducerade 64 Gb stapelbara PCM-chips 2009: McGrath, Dylan (28 oktober 2009), Intel, Numonyx hävdar en milstolpe för fasförändringsminne , < http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1172109 > Arkiverad 4 december 2019 på Wayback Machine 
  4. ↑ Arkiverad kopia . Hämtad 26 november 2017. Arkiverad från originalet 24 mars 2017.
  5. ↑ Clarke, Peter (31 juli 2015), Patent Search Supports View 3D XPoint Based on Phase-Change , < http://www.eetimes.com/author.asp?section_id=36&doc_id=1327313 > Arkiverad 3 juli 2017 Wayback Machine 
  6. ↑ Neale, Ron (14 aug 2015), Imagining What's Inside 3D XPoint , < http://www.eetimes.com/author.asp?section_id=36&doc_id=1327417 > Arkiverad 3 juli 2017 på Wayback Machine 
  7. ↑ Hruska, Joel Intel, Micron avslöjar Xpoint, en ny minnesarkitektur som kan utklassa DDR4 och NAND . ExtremeTech (29 juli 2015). Hämtad 15 november 2016. Arkiverad från originalet 20 augusti 2015.
  8. ↑ Clarke, Peter (28 juli 2015), Intel, Micron Launch "Bulk-Switching" ReRAM , < http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1327289 > Arkiverad 3 juli 2017 på Wayback Machine 
  9. ↑ Merrick, Rick, Intels Krzanich: VD Q&A på IDF , sid. 2 , < http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1327478 > Arkiverad 22 mars 2017 på Wayback Machine 
  10. ↑ Mellor, Chris Bara TUSEN gånger BÄTTRE än FLASH! Intel, Microns fantastiska påstående . Registret (28 juli 2015). "En talesperson för Intel förnekade kategoriskt att det var en fasförändringsminnesprocess eller en memristorteknologi. Spin-överföringsmoment avslogs också". Hämtad 28 september 2017. Arkiverad från originalet 5 september 2017.
  11. ↑ Intels Xpoint är ganska trasig . Hämtad 8 oktober 2016. Arkiverad från originalet 12 november 2020.
  12. ↑ Av Chris Mellor, The Register. " Adjö: XPoint är Intels bästa exit från NAND-produktionshelvetet Arkiverad 5 september 2017 på Wayback Machine ." / 21 april 2016. 22 april 2016.
  13. ↑ Intel 3D XPoint Memory Die Borttagen från Intel Optane™ PCM (Phase Change Memory) . Hämtad 26 november 2017. Arkiverad från originalet 1 december 2017.
  14. ↑ http://techinsights.com/about-techinsights/overview/blog/memory-selector-elements-for-intel-optane-xpoint-memory/ Arkiverad 1 december 2017 på Wayback Machine Intels XPoint-minne har antagit kalkogenidbaserat fasförändringsmaterial. Ett GST (Ge-Sb-Te) legeringsskikt används för minneselementet, som vi kallar ett Phase Change Memory (PCM) … Intel XPoint-minne använder en annan kalkogenid-baserad legering med arsenik (As) dopad som skiljer sig från minnet elementmaterial som används. Detta innebär att väljaren som Intel används på XPoint-minnet är ett material för ovonic threshold switch (OTS).
  15. ↑ Smith, Ryan (18 augusti 2015), Intel tillkännager Optane Storage Brand For 3D XPoint Products , < http://www.anandtech.com/show/9541/intel-announces-optane-storage-brand-for-3d-xpoint -produkter > Arkiverad 19 augusti 2015 på Wayback Machine 
  16. ↑ 1 2 Merrick, Rick (14 jan 2016), 3D XPoint steg in i ljuset , < http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1328682 > Arkiverad 7 maj 2017 på Wayback Machine 
  17. ↑ Smith, Ryan (18 augusti 2015), Intel tillkännager Optane Storage Brand For 3D XPoint Products , < http://www.anandtech.com/show/9541/intel-announces-optane-storage-brand-for-3d-xpoint -produkter > Arkiverad 19 augusti 2015 på Wayback Machine 
  18. ↑ Intel Optane SSD DC P4800X 750GB Arkiverad 1 december 2017 på Wayback Machine // Hands-On Review
  19. ↑ Intel Optane SSD 900P: debuten av nästa generations snabba enheter  (ryska) , 3DNews - Daily Digital Digest . Arkiverad från originalet den 7 november 2017. Hämtad 30 oktober 2017.
  20. ↑ 1 2 Resultat av 2021: SSD-enheter - Vad händer med 3D XPoint Arkiverad 16 januari 2022 på Wayback Machine // 3DNews , 14 januari 2022
  21. ↑ Intels 140 GB Optane 3D Xpoint PCIe SSD upptäckt på IDF , Anandtech (26 augusti 2016). Arkiverad 8 november 2020. Hämtad 26 augusti 2016.
  22. ↑ Demerjian, Charlie Intels Xpoint är ganska trasig. Med deras egna ord är det inte i närheten av löftena . semiaccurate.com (12 september 2016). Hämtad 15 november 2016. Arkiverad från originalet 12 november 2020.
  23. ↑ (nedlänk sedan 2016-11-15 [2169 dagar]) https://hubb.blob.core.windows.net/5a741d00-0c8a-45e4-9112-cfe073fe4ed1-published/3fde87a3-3307-8fde87a3-3307-8fc8a-45e4-9113 MASTC01%20-%20MASTC01_-_SF16_MASTC01_102?sv=2014-02-14&sr=c&sig=QY6WHaQ267MeMFMaYT%2BfUJuBzMTkEwjrsv7%2BCzSr6sepY%3AZ06&%2BCzSr6sepY%3AZ06&%2BCzSr6sepY%3AZ06&%2BCzSr6sepY%3AZ06%3T0906l%3A096%2%3AZ06l% 3AZ06länk  
  24. ↑ Micron avslöjar marknadsföringsdetaljer om 3D XPoint-minne QuantX . Hämtad 14 oktober 2016. Arkiverad från originalet 6 september 2017.
  25. ↑ Anton Testov. Intel: 3D XPoint-baserade SSD-enheter kan kosta många gånger mer än vanliga SSD-enheter . 3dnews (2015-11-23). Hämtad 15 november 2016. Arkiverad från originalet 16 november 2016.
  26. ↑ Evangelho, Jason Intel och Micron presenterar tillsammans störande, spelförändrande 3D XPoint-minne, 1000x snabbare än NAND (ej tillgänglig länk) (28 juli 2015). - "Intels Rob Crooke förklarade, 'Du kan lägga kostnaden någonstans mellan NAND och DRAM.'". Hämtad 15 november 2016. Arkiverad från originalet 15 augusti 2016. 
  27. ↑ Andrey Kozhemyako. 32 GB Intel Optane Memory SSD . iXBT.com (24 juli 2017). Hämtad 3 augusti 2017. Arkiverad från originalet 3 augusti 2017.

Länkar