ストレージクラスメモリ：来る革命

今年のハードウェアテクノロジー会議の最大のテーマの1つは、システムがデータを保存およびアクセスする方法に劇的な変化が迫っていることです。 確かに、メモリは時間の経過とともに高速化し、多くのアプリケーションでフラッシュストレージの補足またはハードドライブの交換さえ見ましたが、新しい「ストレージクラスメモリ」はさらに根本的な変化を約束します。 このトピックは、3D XPointメモリに基づくIntelおよびMicronの出荷製品に近づき、今年の多くの会議で注目を集めています。 先週のフラッシュメモリサミットでは大きな話題でした。

コンピューティングのawn明期からほぼ何年もの間、物を保管する2つの基本的な方法がありました。 短期ストレージは高速で、比較的高価で、揮発性です。つまり、電源が切れるとデータはなくなります。 これは主にダイナミックランダムアクセスメモリ（DRAM）であり、コンピューターに接続できる量は限られています。 また、トランジスタベースのCPUの登場以来、CPU自体にスタティックランダムアクセスメモリ（SRAM）が組み込まれています。これは、より高速で、より高価で、比較的少量しか利用できません。 また、永続的なストレージ（パンチカード、テープ、ハードドライブ、フラッシュストレージなど）があります。これらははるかに安価ですが、処理速度が遅く、通常は大容量で利用できます。

メモリ業界の「聖杯」は、DRAMの速度を備えているが、NANDフラッシュメモリの容量、コスト、永続性を備えたものを思い付くことです。 ただし、それは単なるアイデアです。 ファンタジー。 SATAからNVMeプロトコルを使用したSASやPCI-Expressなどの高速インターフェイスへの移行により、SSDははるかに高速になりましたが、DRAMの速度にはほど遠い状態です。 フラッシュメモリをより高速なメモリバスに配置する不揮発性DIMM（NV-DIMM）は、3D XPointや他の相変化デバイス、ReRAM（抵抗RAM）などの新しい形式のメモリで作業を継続しながら、ギャップを埋めようとしています。およびSTT-MRAM（スピン転送トルク磁気RAM）。

フラッシュメモリサミットでは、ほとんどすべてのスピーカーが、新しい「ストレージクラスメモリ」または「永続メモリ」がシステムのストレージの階層にどのように適合するかを説明するグラフを示しているように見えました。 これには、上記のスライドにあるストレージネットワークインダストリーアソシエーション（SNIA）と、投稿の上部にあるウエスタンデジタルが含まれます。 （アーカイブストレージに使用されるテープやBlu-Rayについては誰も話していないことに注意してください）。 SNIAは、今日のシステムに追加できるものとしてNV-DIMMの標準を推進しています。 これは、さまざまな基盤技術を備えた業界標準となることを意図しています。 現在、NANDフラッシュとバッテリーバックアップDRAMの組み合わせで使用できるため、DRAMよりも高速ですが、DRAMよりも高価な場合でも永続的です。

比較的近い将来の大量の永続メモリの最も明白な候補は、3D XPointメモリです。これは、IntelとMicronが開発している相変化メモリです。

Intelは以前、このメモリを搭載したOptane SSDを、Optaneブランドの下で、このテクノロジーを搭載したDIMMを搭載したOptaneブランドで販売する予定であると以前述べていました。 ショーで、MicronはQuantXという名前で製品をブランド化し、そのようなドライブをメインシステムに接続するためのNVMe標準に焦点を合わせることを発表しました。 Micronによると、ドライブはNANDの10倍以上の入出力操作（IOP）を提供でき、DRAMの4倍以上のメモリフットプリントを提供できます。

IntelはNVMe標準の利点を詳しく説明したプレゼンテーションを行い、ハードドライブ用の従来のSASおよびSATAバスのオーバーヘッドがSSDパフォーマンスのボトルネックになっていることに注目しました。 新しい接続規格に移行すると、従来のNANDフラッシュSSDのパフォーマンスが向上しますが、新しいメモリは非常に高速であるため非常に重要でした。

インテルもマイクロンもまだ正確な容量や価格を提示していませんが、過去にDRAMとNANDフラッシュの価格設定の最終的な関係については過去に話しました。 一部のアナリストは、現在の3D XPointの製造コストは実際にはDRAMよりも高いと推測していますが、技術が十分な量に達すると、それが変わると考えています。

主流の代替メモリになると競合している他の技術があります。

STT MRAMは現在、小容量で存在し、非常に耐久性があり、長持ちするメモリを必要とする非常に特殊な環境で主に使用されます。 今日、このようなメモリはNANDよりもはるかに高速な書き込みを提供しますが、容量は非常に限られており、最大で約256メガビットです。 比較のために、NANDメーカーは256Gbおよび512Gb（または64GB）チップについて話している。 Everspinは、年末までに1Gbバージョンを約束しました。 これがより一般的になることは容易に想像できますが、大規模な展開にはおそらく容量が十分ではありません。

富士通では、基本的に不揮発性のRAMであるferrorelectricランダムアクセスメモリ（FRAM）について説明しましたが、非常に小さな密度でしか表示されていません。

さまざまな企業が抵抗型RAM（ReRAM）の変形に取り組んでいます。実際、これはWD（現在はSanDiskであったものも含まれます）がストレージクラスメモリとして最も有望だと言った技術です。 しかし、そのような技術がいつ市場に出るかは不明です。

これらの種類の記憶のすべてが直面する大きな問題の1つは、それらを本当に活用できるシステムを開発することです。 現在のシステム（アプリケーションからオペレーティングシステム、メモリシステム間の相互接続まで）はすべて、ロードとストアで動作するメモリとブロックでプログラムされた永続ストレージとの間の従来の分割用に設計されています。 これらの技術のいずれかが主流になるには、すべてを変える必要があります。 多くのスピーカーが初期のアプリケーションの可能性について議論し、ファーウェイはコグニティブコンピューティングについて議論し、マイクロンは金融サービスアプリケーションについて議論しました。

これが今後数年間にわたってどのように機能するかを見るのは魅力的です。