Intel、3D xpointメモリ、将来の製品を詳細に説明

今年のインテル開発者フォーラムで、同社は、従来のメインメモリとストレージのギャップを埋めることにより、PCアーキテクチャを実際に変更する可能性のある3D XPointメモリに関する技術的な詳細を公開しました。

IntelとMicronは、一緒に新しいメモリを作成し、ユタ州リーハイにある合弁施設で生産する予定であるため、3D XPointはNANDフラッシュの1, 000倍、DRAMの10倍の密度であると述べています。 そのため、大容量で比較的安価な今日のNANDフラッシュメモリのより高速な代替品になるか、より高速ですが容量が制限されている従来のDRAMの代替品または付属品として機能します。 IDFでは、これらのソリューションのいずれかでどのように機能するかについての詳細を入手しました。

基調講演で、IntelのNon-Volatile Memory Solutions Groupの上級副社長兼ゼネラルマネージャーであるRob Crookeは、Intelが2016年にOptaneブランド名でデータセンターとノートブックSSDおよびDIMMを販売する計画であることを発表しました。 彼は、さまざまなタスクを実行するIntelの現在の最速SSDの5〜7倍のパフォーマンスを提供するOptane SSDを実証しました。

後に、彼とIntelのシニアフェローでメモリテクノロジー開発のディレクターであるAl Fazioは、多くの技術的詳細を発表しましたが、データを書き込むために使用される実際の素材など、重要な情報をラップで保持しています。

そのセッションで、Crookeは、ダイごとに128ギガビットのストレージを含む3D XPointメモリが含まれていると言ったウェーハを保持しました。 全体として、彼らは完全なウェーハが5テラバイトのデータを保持できると言った。

ファツィオは記憶のモデルの隣に立っていた。彼は、実際のサイズの500万倍だと言った。 彼はこのモデルを使用して、32ビットのメモリの格納のみを示し、構造の仕組みを説明しました。

彼は、非常に単純なクロスポイント構造を持っていると言いました。 この配置では、垂直線（ワード線と呼ばれることもあります）が極小の列を接続し、個々のメモリセルはその上下の線を選択することでアドレス指定できます。 彼は、他の技術では、1と0は電子をトラップすることで示されることを指摘しました。DRAMのコンデンサとNANの「フローティングゲート」です。 しかし、新しいソリューションでは、メモリ（モデルに緑色で示されている）は、バルクプロパティを変更する材料です。つまり、1と0を示す高抵抗率と低抵抗率の間で数十万または数百万の原子が移動します。 問題は、トランジスタを必要とせずにメモリセルの書き込みまたは読み取りを可能にするメモリストレージおよびセレクター（モデルで黄色で示されている）の材料を作成することにあると彼は言いました。

彼は材料が何であるかは言わないが、1と0を示すために高抵抗と低抵抗の間で変化する材料の基本概念を持っているが、それは業界のほとんどが抵抗性RAMと考えているものとは異なると言った多くの場合、約10個の原子のフィラメントとセルを使用しますが、XPointはバルクプロパティを使用してすべての原子が変化するため、製造が容易になります。

Fazioは、このコンセプトは非常にスケーラブルであり、より多くのレイヤーを追加したり、製造をより小さな次元に拡大したりできると述べました。 現在の128ギガビットチップは2つの層を使用し、20 nmで製造されています。 質疑応答のセッションで、彼は、レイヤーの作成と接続のテクノロジーは3D NANDのテクノロジーと同じではなく、複数のリソグラフィーレイヤーを必要とするため、特定のポイントの後にレイヤーを追加すると比例してコストが上昇する可能性があると指摘しました。 しかし、4層または8層のチップを作成するのはおそらく経済的であると彼は言い、Crookeは3年間で16層と言うだろうと冗談を言った。 また、NANDフラッシュで使用されるMLCなどのマルチレベルセルを技術的に作成することも技術的に可能であると述べましたが、NANDでそれを行うには長い時間がかかり、製造マージンのためすぐには発生しそうにありません。

一般的に、Fazioは、NANDと同様のリズムでメモリ容量が増加し、2年ごとに倍増し、ムーアの法則スタイルの改善に近づくと予想できると述べました。

2016年、Intelは標準の2.5インチ（U.2）およびモバイルM.2（22mm x 30mm）フォームファクターの新技術で製造されたOptane SSDを販売する予定であるとCrookeは述べた。 これは、大きなデータセットを必要とする大きなオープンワールドで没入型ゲームを可能にするなどのアプリケーションで役立ちます。

最初のデモンストレーションでは、標準のストレージボックスで5〜7倍の改善が見られましたが、ファジオは、そのストレージバスの周りの他のものによって制限されていると言いました。 彼は、ストレージバスからそれを取り出してメモリバスに直接置くことで可能性を「解き放つ」ことができると言いました。そのため、インテルは来年、NVMe（不揮発性メモリエクスプレス）標準を使用したバージョンもリリースする予定ですPCIeの。 現在、多くのベンダーがPCIバスを介したNANDフラッシュを提供しており、XPointのパフォーマンスは大幅に向上すると述べています。

別の用途は、このメモリをシステムメモリとして直接使用することです。 まだ発表されていないが多くのセッションで言及されている次世代のXeonプロセッサを使用すると、XPointをメモリとして直接使用でき、DRAMの現在の最大メモリの4倍を低コストで使用できます。 3D XPointはDRAMよりもやや遅いが、レイテンシは2桁のナノ秒で測定され、これはDRAMに非常に近く、NANDの何百倍も速いという。 （NAND読み取り速度は書き込み速度よりもはるかに高速であり、NANDはページ単位でメモリをアドレス指定しますが、DRAMとXPointは個々のビットレベルでメモリをアドレス指定します。）

インテルは来年もDDR4対応のDIMMスロットでメモリを提供する予定であるとCrookeは述べたが、図はDRAMと組み合わせて使用​​されることを示しており、従来のメモリはライトバックキャッシュとして機能する。 彼らは、これはオペレーティングシステムやアプリケーションに変更を加えなくても機能することができると述べた。

Crookeは、金融サービス、不正検出、オンライン広告、計算ゲノミクスなどの科学研究などのアプリケーションでのこのメモリの潜在的な使用について話しました。これは、大量のデータセットを処理するのに特に適し、高速ランダムデータアクセスを提供するためです。 しかし、彼は没入型で中断のないゲームにも最適だと言いました。

製品がまだ納入されていないため、未解決の質問がたくさんあります。そのため、実際の価格、仕様、または特定のモデルはまだわかりません。 彼は、Intelがメモリを未加工のメモリコンポーネントとしてではなく、特定のモジュールの一部としてのみ販売するつもりであることを明確にしました。 （この素材に基づいて製品を販売することになるMicronは、特定の製品に関する発表をまだ行っていません。）

価格が合理的であり、テクノロジーが進歩し続けると判明した場合、DRAMとNANDの間に収まるテクノロジーの大きな用途を見ることができます。 いずれかを置き換える可能性は非常に低いです。DRAMはより高速であり、3D NANDはかなりの期間、より安価になりそうですが、今後のシステムアーキテクチャの非常に重要な部分になる可能性があります。