stringtranslate.com

3D XPoint

3D Cross Point 2-слойная диаграмма
Intel Optane в формате карты M.2

3D XPoint (произносится как три-D кросс-пойнт ) — это прекращенная технология энергонезависимой памяти (NVM), разработанная совместно Intel и Micron Technology . Она была анонсирована в июле 2015 года и была доступна на открытом рынке под торговой маркой Optane (Intel) с апреля 2017 года по июль 2022 года. [1] Битовое хранилище основано на изменении объемного сопротивления в сочетании с наращиваемым массивом доступа к данным с кросс-сеткой, используя явление, известное как пороговый переключатель Ovonic (OTS). [2] [3] [4] [5] Начальные цены ниже, чем у динамической памяти с произвольным доступом (DRAM), но выше, чем у флэш-памяти . [6]

Как энергонезависимая память, 3D XPoint имеет ряд особенностей, которые отличают ее от других доступных в настоящее время RAM и NVRAM . Хотя первые поколения 3D XPoint не были особенно большими или быстрыми, 3D XPoint использовался для создания некоторых из самых быстрых [7] SSD, доступных по состоянию на 2019 год, с малой задержкой записи . Поскольку память по своей природе быстрая и побайтно адресуемая, такие методы, как чтение-изменение-запись и кэширование, используемые для улучшения традиционных SSD, не нужны для получения высокой производительности. Кроме того, чипсеты, такие как Cascade Lake , разработаны со встроенной поддержкой 3D XPoint, [ требуется цитата ] , что позволяет использовать его в качестве кэширующего или ускоряющего диска, и он также достаточно быстр, чтобы использоваться в качестве энергонезависимой RAM (NVRAM) или постоянной памяти в корпусе DIMM .

История

Разработка

Разработка 3D XPoint началась примерно в 2012 году. [8] Intel и Micron ранее разработали другие технологии энергонезависимой памяти с изменением фазового состояния (PCM); [примечание 1] Марк Дуркан из Micron сказал, что архитектура 3D XPoint отличается от предыдущих предложений PCM и использует халькогенидные материалы как для селекторных, так и для запоминающих частей ячейки памяти, которые быстрее и стабильнее традиционных материалов PCM, таких как GST . [10] Но сегодня она рассматривается как подмножество ReRAM . [11] Согласно патентам, в качестве халькогенидного материала могут использоваться различные материалы. [12] [13] [14]

Было заявлено, что 3D XPoint использует электрическое сопротивление и имеет битовую адресацию. [15] Было отмечено сходство с резистивной памятью с произвольным доступом , разрабатываемой Crossbar Inc. , но 3D XPoint использует другую физику хранения. [8] В частности, транзисторы заменены пороговыми переключателями в качестве селекторов в ячейках памяти. [16] Разработчики 3D XPoint указывают, что она основана на изменениях сопротивления объемного материала. [2] Генеральный директор Intel Брайан Кржанич ответил на текущие вопросы о материале XPoint, что переключение основано на «свойствах объемного материала». [3] Intel заявила, что 3D XPoint не использует технологию изменения фазы или мемристоров , [17] хотя это оспаривается независимыми рецензентами. [18]

По данным компании TechInsights, занимающейся обратным проектированием, 3D XPoint использует германий-сурьму-теллур (GST) с низким содержанием кремния в качестве материала для хранения данных, доступ к которому осуществляется с помощью пороговых переключателей овонов (OTS) [19] [20], изготовленных из тройной фазы селен-германий-кремний с легированием мышьяком. [14] [12]

3D XPoint является наиболее широко производимой автономной памятью, основанной на хранении заряда, в то время как другие альтернативные виды памяти, такие как ReRAM или магниторезистивная оперативная память , до сих пор широко разрабатывались только на встраиваемых платформах. [21]

Начальное производство

В середине 2015 года Intel анонсировала бренд Optane для продуктов хранения данных на основе технологии 3D XPoint. [22] Micron (используя бренд QuantX ) оценила, что память будет продаваться примерно за половину цены динамической памяти с произвольным доступом (DRAM), но в четыре-пять раз дороже флэш-памяти . [23] Первоначально завод по производству пластин в Лехи, штат Юта , управляемый IM Flash Technologies LLC (совместное предприятие Intel-Micron), изготовил небольшие партии 128-гигабитных чипов в 2015 году. Они объединяют две 64-гигабитные плоскости. [8] [24] В начале 2016 года ожидалось, что массовое производство чипов займет от 12 до 18 месяцев. [25]

В начале 2016 года IM Flash объявила, что первое поколение твердотельных накопителей достигнет пропускной способности 95000 IOPS с задержкой 9 микросекунд. [25] Эта низкая задержка значительно увеличивает IOPS при низкой глубине очереди для случайных операций. На Intel Developer Forum 2016 компания Intel продемонстрировала платы разработки PCI Express (PCIe) 140 ГБ, показывающие 2,4–3-кратное улучшение в тестах по сравнению с твердотельными накопителями PCIe NAND flash (SSD). [26] 19 марта 2017 года компания Intel анонсировала свой первый продукт: карту PCIe, доступную во второй половине 2017 года. [27] [28]

Прием

Производительность последовательного смешанного чтения-записи Optane 900p по сравнению с широким спектром хорошо зарекомендовавших себя потребительских SSD. График показывает, как производительность традиционных SSD резко падает до примерно 500–700 МБ/с для всех, кроме почти чистых задач чтения и записи, тогда как устройство 3D XPoint не затронуто и стабильно выдает около 2200–2400 МБ/с пропускной способности в том же тесте. Кредит: Tom's Hardware .

Несмотря на первоначальный прохладный прием после первого выпуска, 3D XPoint — особенно в виде линейки Optane от Intel — получил высокую оценку и широко рекомендовался для задач, где его специфические характеристики имеют ценность, при этом обозреватели, такие как Storage Review, пришли к выводу в августе 2018 года, что для рабочих нагрузок с низкой задержкой 3D XPoint обеспечивал 500 000 устойчивых операций ввода-вывода в секунду по 4 КБ как для чтения, так и для записи с задержками 3–15 микросекунд , и что в настоящее время «нет ничего, что могло бы сравниться с этим» [29] , в то время как Tom's Hardware описал Optane 900p в декабре 2017 года как нечто похожее на «мифическое существо», которое нужно увидеть, чтобы поверить, и которое удвоило скорость лучших предыдущих потребительских устройств. [30] В 2017 году ServeTheHome пришла к выводу, что в тестах на чтение, запись и смешанных тестах твердотельные накопители Optane постоянно были примерно в 2,5 раза быстрее лучших SSD-накопителей Intel для центров обработки данных, которые им предшествовали, P3700 NVMe. [31] AnandTech отметила, что потребительские твердотельные накопители на базе Optane были аналогичны по производительности лучшим SSD-накопителям без поддержки 3D-XPoint для больших объемов передачи данных, причем оба были «поражены» большой производительностью передачи данных корпоративных твердотельных накопителей Optane. [32]

Продажа завода Lehi и прекращение его деятельности

16 марта 2021 года Micron объявила, что прекратит разработку 3D XPoint, чтобы разрабатывать продукты на основе Compute Express Link (CXL), из-за отсутствия спроса. [33] [34] Фабрика Lehi никогда не использовалась в полной мере и была продана Texas Instruments за 900 миллионов долларов США. [35]

Intel ответила в то время, что ее способность поставлять продукты Intel Optane не будет затронута. [36] Однако Intel уже прекратила выпуск потребительской линейки продуктов Optane в январе 2021 года. [37] В июле 2022 года Intel объявила о закрытии подразделения Optane, фактически прекратив разработку 3D XPoint. [38] [39]

Совместимость

Интел

Intel различает «Intel Optane Memory» и «Intel Optane SSDs». Как компонент памяти, Optane требует поддержки определенного набора микросхем и процессора. [40] Как обычный SSD, Optane широко совместим с очень широким спектром систем, и его основные требования во многом похожи на требования любого другого SSD — возможность подключения к оборудованию, операционная система, BIOS/UEFI и поддержка драйверов для NVMe, а также адекватное охлаждение. [41]

Микрон

Micron предложила накопители NVMe AIC SSD (QuantX X100 [42] ), которые поддерживали совместимость с системами, поддерживающими NVMe. Собственная поддержка в качестве устройства ускорения не поддерживается (хотя можно использовать многоуровневое хранилище). [43]

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Intel и Numonyx представили 64 Гбит стекируемых PCM чипов в 2009 году. [9]

Ссылки

  1. ^ "Intel запускает Optane Memory M.2 Cache SSDs для потребительского рынка". AnandTech . 27 марта 2017 г. . Получено 13 ноября 2017 г. .
  2. ^ ab Кларк, Питер (28 июля 2015 г.), «Intel и Micron запускают «массовую коммутацию» ReRAM», EE Times ,«Механизм переключения основан на изменении сопротивления основного материала», — вот и все, что удалось добавить Intel в ответ на вопросы, отправленные по электронной почте.
  3. ^ ab Merrick, Rick, «Intel's Krzanich: CEO Q&A на IDF», EE Times , стр. 2
  4. ^ Чжао, Цзыхао (11 января 2024 г.), «Селектор переключения порога овонов на основе халькогенидов», Research Gate , т. 16, № 1, стр. 81, Bibcode : 2024NML....16...81Z, doi : 10.1007/s40820-023-01289-x, PMC 10784450 , PMID  38206440, Optane с архитектурой с перекрестными точками построен путем наложения слоев элемента хранения и селектора, известного как переключатель порога овонов (OTS). 
  5. ^ Как память только на основе селектора стала ведущим решением для CXL, 30 мая 2023 г., стек ячеек 3DXP состоит из толстого PCM, порогового переключателя овонов (OTS) и нескольких электродов.
  6. ^ Эванджело, Джейсон (28 июля 2015 г.). «Intel и Micron совместно представили революционную 3D XPoint-память, в 1000 раз быстрее, чем NAND». Hot Hardware . Архивировано из оригинала 15 августа 2016 г. Получено 21 января 2016 г. Роб Крук из Intel объяснил: «Вы можете разместить стоимость где-то между NAND и DRAM».
  7. ^ "Обзор Intel Optane SSD P5800X". 6 апреля 2021 г.
  8. ^ abc Кларк, Питер (28 июля 2015 г.), «Intel и Micron запускают «массовую коммутацию» памяти ReRAM», EE Times
  9. ^ Макграт, Дилан (28 октября 2009 г.), «Intel и Numonyx заявляют о достижении рубежа в области памяти с фазовым переходом», EE Times
  10. ^ Кларк, Питер (31 июля 2015 г.), «Патентный поиск поддерживает View 3D XPoint на основе изменения фазы», ​​EE Times
  11. ^ «Партнерство внедряет ReRAM в твердотельные накопители». EE Times . 2017-09-27.
  12. ^ ab "Патентный поиск поддерживает View 3D XPoint на основе изменения фазы". 31 июля 2015 г.
  13. ^ «Взаимосвязь для электродов памяти».
  14. ^ ab https://web.archive.org/web/20240902193350/https://files.futurememorystorage.com/proceedings/2017/20170808_FR12_Choe.pdf
  15. ^ Хруска, Джоэл (29 июля 2015 г.). «Intel и Micron представляют Xpoint — новую архитектуру памяти, которая может превзойти DDR4 и NAND». ExtremeTech .
  16. ^ https://www.linkedin.com/pulse/can-threshold-switches-replace-transistors-memory-cell-frederick-chen также на https://semiwiki.com/semiconductor-manufacturers/286317-can-threshold-switches-replace-transistors-in-the-memory-cell/
  17. ^ Меллор, Крис (28 июля 2015 г.). "Просто В ТЫСЯЧУ раз ЛУЧШЕ, чем FLASH! Intel, Micron's amazing claim". The Register . Представитель Intel категорически отрицал, что это был процесс памяти с изменением фазы или технология мемристора. Спин-передача крутящего момента также была отклонена
  18. ^ Malventano, Allyn (2 июня 2017 г.). «Как работает 3D XPoint Phase-Change Memory». PC Perspective . Получено 8 июня 2017 г.
  19. ^ Дерчанг Кау; Тан, Стивен; Карпов, Илья В.; Додж, Рик; Клен, Бретт; Калб, Йоханнес А.; Стрэнд, Джонатан; Диас, Алешандре; Леунг, Нельсон; Ву, Джек; Шон Ли; Лэнгтри, Тим; Куо-Вэй Чанг; Пападжанни, Кристина; Джинвук Ли; Херст, Джереми; Эрра, Света; Флорес, Эдди; Ригос, Ник; Кастро, Эрнан; Спадини, Джанпаоло (2009). "Стекируемая память с переключением фаз". 2009 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) . стр. 1–4. doi :10.1109/IEDM.2009.5424263. ISBN 978-1-4244-5639-0.
  20. ^ "Intel и Numonyx заявляют о достижении рубежа в области памяти с фазовым переходом". 28 октября 2009 г.
  21. ^ LaPedus, Mark (16 августа 2018 г.). «Память следующего поколения набирает обороты». Полупроводниковая инженерия .
  22. ^ Смит, Райан (18 августа 2015 г.), «Intel анонсирует бренд Optane Storage для продуктов 3D XPoint», AnandTech
  23. ^ Mearian, Lucas (9 августа 2016 г.). «Micron раскрывает маркетинговые подробности о памяти 3D XPoint QuantX: Intel, Micron, возможно, совершили ошибку, анонсировав 3D XPoint год назад». Computer World . Архивировано из оригинала 6 сентября 2017 г. . Получено 31 марта 2017 г. .
  24. ^ Смит, Райан (18 августа 2015 г.), "Intel объявляет о выпуске бренда Optane Storage для продуктов 3D XPoint", Anandtech , продукты будут доступны в 2016 г. в стандартных форм-факторах SSD (PCIe) для всего, от ультрабуков до серверов, и в форм-факторе DIMM для систем Xeon для еще большей пропускной способности и меньших задержек. Как и ожидалось, Intel предоставит контроллеры хранения, оптимизированные для памяти 3D XPoint
  25. ^ ab Merrick, Rick (14 января 2016 г.), «3D XPoint делает шаги в свет», EE Times
  26. ^ Кютресс, Ян (26 августа 2016 г.). "Intel's 140 GB Optane 3D Xpoint PCIe SSD Spotted at IDF". Anandtech . Получено 26 августа 2016 г.
  27. ↑ Bright, Peter (19 марта 2017 г.). «Первый SSD-накопитель Optane от Intel: 375 ГБ, который можно также использовать как ОЗУ». Ars Technica . Получено 31 марта 2017 г.
  28. ^ Фигас, Джон (19 марта 2017 г.). «Первый сверхбыстрый 3D-диск Intel предназначен для серверов». En Gadget . Получено 31 марта 2017 г.
  29. ^ "Обзор Intel Optane SSD DC P4800X". Обзор хранилища . 31 июля 2018 г. Получено 15 апреля 2019 г.
  30. ^ "Тестирование производительности Intel Optane SSD 900P 256GB". Tom's Hardware . 4 декабря 2017 г. Получено 15 апреля 2019 г.
  31. ^ Робинсон, Клифф (24 апреля 2017 г.). "Intel Optane: Практические результаты реальных тестов и испытаний". Serve thehome . Получено 15 апреля 2019 г.
  32. ^ Таллис, Билли. «Предварительный обзор Intel Optane Memory (SSD): 32 ГБ кэширования Kaby Lake». Anandtech . Получено 15 апреля 2019 г.
  33. ^ «Micron прекратит выпуск памяти 3D XPoint в этом году».
  34. ^ Micron прекращает 3D XPoint
  35. ^ Таллис, Билли. «Micron отказывается от технологии памяти 3D XPoint». www.anandtech.com .
  36. ^ обновлено, Пол Элкорн последний раз (16 марта 2021 г.). "Micron продаст фабрику памяти 3D XPoint и прекратит дальнейшую разработку (обновлено)". Tom's Hardware .
  37. ^ "Intel тихо убивает свои ошеломляющие SSD-накопители Optane для настольных ПК". PCWorld . 19 января 2021 г. Получено 15 февраля 2021 г.
  38. ^ «Intel сворачивает бизнес памяти Optane — технология хранения данных 3D XPoint подходит к концу».
  39. ^ Почему Intel закрыла свой бизнес памяти Optane, The Register, 22 июля 2022 г.
  40. ^ "Intel Optane Memory: перед покупкой, основные требования". Intel . Получено 15 апреля 2019 г. .
  41. ^ "Системные требования для накопителя Intel Optane SSD 900P Series". Intel . Получено 15 апреля 2019 г. .
  42. ^ "Micron X100 NVMe SSD (3D XPoint) представлен | StorageReview.com - Обзоры хранилищ". www.storagereview.com . 2019-10-24. Архивировано из оригинала 2019-12-18 . Получено 2019-12-18 .
  43. ^ "X100". www.micron.com . Архивировано из оригинала 2020-07-24 . Получено 2019-12-18 .

Внешние ссылки