3D XPoint: nowy typ pamięci zrewolucjonizuje komputery

Firmy Intel i Micron opracowały przełomową pamięć 3D XPoint, która jest nowym typem pamięci nieulotnej od czasu wprowadzenia pamięci flash NAND w 1989 roku. Nowa technologia jest na etapie produkcji i ma szansę zrewolucjonizować urządzenia i usługi korzystające z szybkiego dostępu do dużych zestawów danych.

Po ponad dekadzie prac badawczo-rozwojowych, technologia 3D XPoint została zbudowana od zera jako odpowiedź na potrzebę nieulotnego, wysokowydajnego, bardzo trwałego i pojemnego rozwiązania magazynującego i pamięciowego w przystępnej cenie. Ustanawia ona więc nową klasę pamięci nieulotnej, która znacznie zmniejsza opóźnienia, pozwalając na przechowywanie znacznie większej liczby danych blisko procesora, oferując dostęp do nich z prędkościami niemożliwymi do uzyskania w dotychczasowych pamięciach nieulotnych.

Nowatorska, beztranzystorowa architektura krzyżowa tworzy trójwymiarową szachownicę, w której komórki pamięci znajdują się na przecięciu linii słów z liniami bitów, przez co mogą być one indywidualnie adresowane - dostęp do nich i ich zapis lub odczyt odbywa się przez zmianę napięcia przekazywanego do każdego selektora. Eliminuje to konieczność stosowania tranzystorów, a więc zwiększa pojemność przy jednoczesnej redukcji kosztów. Jednocześnie przy małym rozmiarze komórki, szybko przełączającym się selektorze, matrycy krzyżowej o niskim opóźnieniu i szybkim algorytmie zapisu, komórka może zmieniać stany szybciej niż w jakiejkolwiek dzisiejszej technologii pamięci nieulotnej.

Prostopadłe przewodniki łączą 128 mld gęsto upakowanych komórek pamięci, a każda komórka pamięci przechowuje jeden bit danych. Pierwsze wcielenie technologii przechowuje więc 128 Gb (16 GB) na płytce z dwoma warstwami pamięci, ale przyszłe generacje technologii mogą zwiększyć liczbę warstw pamięci poza tradycyjnym litograficznym skalowaniem rozdzielczości, co jeszcze bardziej zwiększy pojemności systemu.

W efekcie dane można zapisywać i odczytywać w małych porcjach, co prowadzi do szybszych i efektywniejszych procesów odczytu/zapisu. Nowa technologia łączy zalety wydajności, zagęszczenia, zasilania, nieulotności i kosztu wszystkich technologii pamięci dostępnych obecnie na rynku – jest ona do 1000 razy szybsza i nawet 1000 razy trwalsza od pamięci NAND, jednocześnie cechując się 10-krotnie większym upakowaniem od konwencjonalnej pamięci.

Wraz z szybkim wzrostem cyfrowego świata — od 4,4 zetabajtów cyfrowych danych stworzonych w roku 2013 po 44 zetabajty spodziewane w roku 2020 — technologia 3D XPoint w ciągu nanosekund może zamienić te potężne ilości danych w cenne informacje. Na przykład, handlowcy mogą użyć technologii 3D XPoint do szybszego wykrywania schematów oszustw w transakcjach finansowych, badacze medyczni mogliby przetwarzać i analizować większe zestawy danych w czasie rzeczywistym, przyspieszając skomplikowane zadania takie jak analizę genetyczną czy monitorowanie choroby.

Porównanie pamięci 3D XPoint z wolną pamięcią NAND oraz drogą i ulotną DRAM

Wydajnościowe zalety technologii 3D XPoint mogą też ulepszyć użytkowanie komputerów PC, pozwalając nabywcom cieszyć się szybszymi interaktywnymi mediami społecznościowymi i wspólną pracą, a także bardziej wciągającymi doznaniami w grach. Nieulotna natura technologii powoduje, że jest idealnym wyborem do mnóstwa zastosowań magazynujących o niskich opóźnieniach, ponieważ dane nie są kasowane po wyłączeniu zasilania urządzenia jak to bywa w pamięci ulotnej.

Technologia 3D XPoint będzie dostępna w postaci próbek jeszcze w tym roku, ale na pierwsze produkty przyjdzie nam jeszcze trochę poczekać (opracują je firmy Intel i Micron).

Źródło: Intel