Micronは新しいメモリがパフォーマンスのボトルネックを解消すると言います

半導体業界は、DRAMの性能とフラッシュの容量とコストを組み合わせることができる「普遍的な記憶」を探して、何年もの間、ドルとドルを費やしてきました。最近発表されたIntelとMicronによって開発された3D XPointは、普遍的なメモリではなく、DRAMまたはNANDフラッシュを完全に置き換えるものではありません。しかし、彼らの最高の機能の多くを組み合わせることを約束します。

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今週のLinley Processor Conferenceで、Micron社のTodd Farrell氏は、両社が何十年にもわたって真の新しい主流メモリ技術を開発した経緯を説明しました。彼は基礎をなす技術についてはそれほど光を当てませんでしたが、なぜ企業がそれを開発したのか、PCゲームからメモリ内のデータベースまで、あらゆるレベルに新しいレベルのパフォーマンスをもたらす方法について説明しました。

ファレル氏は、コンピューティングの初期の段階では多くの革新が記憶に残っていましたが、過去25年間は「かなり停滞している」と述べています。 DRAM密度と1ビットあたりのコストは大幅に高まりましたが、NANDの容量が大幅に増加した一方で、パフォーマンスは向上していませんでした(実際にはそれはおそらく悪化しています)。これは、システムメモリとストレージの間にギャップを残しました。ソリッドステートドライブは、新しいインターフェース(PCI ExpressバスとDDRのNVMe)により高速化していますが、DDR4も導入されており、幅広いギャップを残しています。プロセッサーの高速化が進むにつれて、メモリーはパフォーマンスのボトルネックになっています。

これに対処するために、Micronは多くの新興メモリタイプを試してきました。 「私は理想的な記憶のために放射性ではない元素を周期表上のすべての項目で調べてきたと思う」とファレル氏は述べた。相変化メモリ(PCM)のような新興メモリの多くは紙のように見えるが、最終的には量産できなかった。

あなたが要件を検討するとき、難題の難しさは理解できます。理想的なメモリは、DRAMのような性能、バイトレベルのアドレス可能性、およびNANDのような密度(小さなメモリセルサイズ)、永続性(不揮発性)およびビット当たりのコストと組み合わされたビット当たりの低エネルギーを組み合わせる必要がある。利用可能なリソグラフィツールを使用して既存の300mm製造施設で現在のプロセスノード(2Xnm以上)で製造可能である必要があります。また、新しい業界のメモリを最大限に活用できるコントローラとソフトウェアを意味する優れた業界サポートが必要です。

IntelとMicronの両社は、3D XPointが、要件を満たす最初の本当に新しいメモリであると主張しています。これと比較して、NANDフラッシュは1000倍高速で、耐久性は1,000倍です。それでもDRAMほど高速ではありませんが、密度は10倍で、コストはそれほど高くありません。アクティブな電力消費は今日のものと競合し、不揮発性であるためDRAMのように継続的にリフレッシュする必要はありません。

私たちが3D XPointについて知っていることは、メモリセルがビットレベルのアドレッシングを提供するクロスポイントアレイのプロパティを変更し、垂直方向に成長して密度を高めることができるような種類の材料を使用することです。最初の3D XPointデバイスは、ユタ州リーハイにある共同IMフラッシュ工場で製造されたデュアルレイヤー128GBチップで、来年中に発売される予定です。 Farrrellは、複数の3D XPointテクノロジが開発中であり、「約束を示している」と述べています。これらのデバイスは、DDRとPCIeの両方のバスで動作し、IntelがすでにDDRインタフェースのようなものでそのプロセッサに3D XPointを直接サポートすると発表したことに注目してください。

3D XPointの主な目標は「大容量インメモリデータベース」ですが、RAIDストレージシステム、メタデータストレージ、システムバックアップ、ストレージ階層化などの高性能メモリの大規模なプールを必要とするあらゆるアプリケーションで使用できますサーバーのキャッシュ、データのロギング、および重複排除が含まれます。石油・ガス、金融取引、ゲノミクスなどの低遅延が必要な産業に採用される可能性が高い。 Farrellは、可能な市場としてのゲームや高忠実度のパターン認識についても言及しました。

Micronは従来のメモリのために長い道を先に見ています。ファーレルは、台湾で1Xnmの開発が進んでいるノードが少なくとも3つ増え、米国では1Ynmと1Znmの開発が行われると述べている。NANDフラッシュでは、Micronは16nm TLC(Triple-Level Cellまたは3 1セルあたりのビット数、これは容量を増加させます)、来年シンガポールで3D NANDの生産を開始する予定です。先週の同社の四半期決算発表でMark Durcan最高経営責任者(CEO)は、3D NANDが2016年後半にNANDフラッシュの大半を占めると語った。

マイクロンはまた、これらの既存のメモリチップ、特にハイブリッドメモリキューブ(HMC)をパッケージングする新しい方法にも取り組んでいます。 Linleyプロセッサ会議では、コントローラー技術を開発しているMicronとOpen-Siliconの両方がメモリーキューブのデモンストレーションを行っていました。 Open-SiliconのEklovya Sharma氏は、現行のAMDと将来のNvidiaグラフィックスで使用されるHBM(High-Bandwidth Memory)とは異なり、高価なパッケージングを必要とせず、システム設計者はハイエンドシステムで最大8つのキューブを使用できます。しかし、それらのチップは一緒にサンドイッチされているので、ヒートシンクとファンが大量に必要となります。マイクロンは現在、第2世代のHMC 2GBおよび4GB DRAMキューブを製造しており、次のバージョンでは4〜8GBのキューブと高速リンクを備えています。

HMCを使用する最初の製品は、通信やクラウドデータセンターやスーパーコンピュータ用のハイエンドネットワーク機器を含め、来年春に登場する予定です。ジュニパーはすでに、QT ASICおよびQFX10000スイッチでHMCを使用して1Tbpsの障壁を解消することを発表しました。 Intelはまた、高性能コンピューティングのためにKnights LandingプロセッサでHMCの変種を使用する予定です。

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