3D XPoint (pronunciado three-D cross point ) es una tecnología de memoria no volátil (NVM) descontinuada desarrollada conjuntamente por Intel y Micron Technology . Se anunció en julio de 2015 y estuvo disponible en el mercado abierto bajo la marca Optane (Intel) desde abril de 2017 hasta julio de 2022. [1] El almacenamiento de bits se basa en un cambio de resistencia en masa , junto con una matriz de acceso a datos de red cruzada apilable, utilizando un fenómeno conocido como Ovonic Threshold Switch (OTS). [2] [3] [4] [5] Los precios iniciales son menores que los de la memoria de acceso aleatorio dinámico (DRAM) pero mayores que los de la memoria flash . [6]
Como memoria no volátil, 3D XPoint tiene una serie de características que la distinguen de otras RAM y NVRAM disponibles actualmente . Aunque las primeras generaciones de 3D XPoint no eran especialmente grandes ni rápidas, 3D XPoint se utilizó para crear algunos de los SSD más rápidos [7] disponibles a partir de 2019, con una latencia de escritura pequeña . Como la memoria es inherentemente rápida y direccionable por bytes, no se necesitan técnicas como lectura-modificación-escritura y almacenamiento en caché utilizadas para mejorar los SSD tradicionales para obtener un alto rendimiento. Además, los conjuntos de chips como Cascade Lake están diseñados con soporte incorporado para 3D XPoint, [ cita requerida ] lo que permite que se use como un disco de almacenamiento en caché o aceleración, y también es lo suficientemente rápido como para usarse como RAM no volátil (NVRAM) o memoria persistente en un paquete DIMM .
El desarrollo de 3D XPoint comenzó alrededor de 2012. [8] Intel y Micron habían desarrollado anteriormente otras tecnologías de memoria de cambio de fase (PCM) no volátil; [nota 1] Mark Durcan de Micron dijo que la arquitectura 3D XPoint difiere de las ofertas anteriores de PCM y utiliza materiales de calcogenuro tanto para las partes de selector como de almacenamiento de la celda de memoria que son más rápidas y estables que los materiales PCM tradicionales como GST . [10] Pero hoy en día, se piensa en él como un subconjunto de ReRAM . [11] Según las patentes, se puede utilizar una variedad de materiales como material de calcogenuro. [12] [13] [14]
Se ha afirmado que 3D XPoint utiliza resistencia eléctrica y es direccionable por bits. [15] Se han observado similitudes con la memoria de acceso aleatorio resistiva que está desarrollando Crossbar Inc. , pero 3D XPoint utiliza una física de almacenamiento diferente. [8] En concreto, los transistores se sustituyen por interruptores de umbral como selectores en las celdas de memoria. [16] Los desarrolladores de 3D XPoint indican que se basa en cambios en la resistencia del material en masa. [2] El director ejecutivo de Intel, Brian Krzanich, respondió a las preguntas en curso sobre el material de XPoint que la conmutación se basaba en "propiedades del material en masa". [3] Intel ha declarado que 3D XPoint no utiliza una tecnología de cambio de fase o memristor , [17] aunque esto es discutido por revisores independientes. [18]
Según la empresa de ingeniería inversa TechInsights, 3D XPoint utiliza germanio-antimonio-telurio (GST) con bajo contenido de silicio como material de almacenamiento de datos al que se accede mediante interruptores de umbral ovónicos (OTSes) [19] [20] hechos de selenio-germanio-silicio en fase ternaria con dopaje de arsénico. [21] [22]
3D XPoint ha sido la memoria independiente más ampliamente producida basada en almacenamiento distinto a la carga, mientras que otras memorias alternativas, como ReRAM o RAM magnetorresistiva , hasta ahora solo se han desarrollado ampliamente en plataformas integradas. [23]
A mediados de 2015, Intel anunció la marca Optane para productos de almacenamiento basados en la tecnología 3D XPoint. [24] Micron (que utiliza la marca QuantX ) estimó que la memoria se vendería por aproximadamente la mitad del precio de la memoria de acceso aleatorio dinámico (DRAM), pero de cuatro a cinco veces el precio de la memoria flash . [25] Inicialmente, una instalación de fabricación de obleas en Lehi, Utah , operada por IM Flash Technologies LLC (una empresa conjunta Intel-Micron) fabricó pequeñas cantidades de chips de 128 Gbit en 2015. Apilan dos planos de 64 Gbit. [8] [26] A principios de 2016, se esperaba la producción en masa de los chips en 12 a 18 meses. [27]
A principios de 2016, IM Flash anunció que la primera generación de unidades de estado sólido alcanzaría un rendimiento de 95000 IOPS con una latencia de 9 microsegundos. [27] Esta baja latencia aumenta significativamente las IOPS en profundidades de cola bajas para operaciones aleatorias. En el Intel Developer Forum 2016, Intel mostró placas de desarrollo PCI Express (PCIe) de 140 GB que mostraban una mejora de 2,4 a 3 veces en los puntos de referencia en comparación con las unidades de estado sólido (SSD) flash PCIe NAND. [28] El 19 de marzo de 2017, Intel anunció su primer producto: una tarjeta PCIe disponible en la segunda mitad de 2017. [29] [30]
A pesar de la tibia recepción inicial cuando se lanzó por primera vez, 3D XPoint, particularmente en la forma de la gama Optane de Intel, ha sido muy aclamado y ampliamente recomendado para tareas donde sus características específicas son valiosas, y los revisores como Storage Review concluyeron en agosto de 2018 que para cargas de trabajo de baja latencia, 3D XPoint estaba produciendo 500,000 IOPS sostenidos de 4K tanto para lecturas como para escrituras, con latencias de 3 a 15 microsegundos , y que en la actualidad "no hay nada [más] que se acerque", [31] mientras que Tom's Hardware describió al Optane 900p en diciembre de 2017 como una "criatura mítica" que hay que ver para creer, y que duplicaba la velocidad de los mejores dispositivos de consumo anteriores. [32] ServeTheHome concluyó en 2017 que en pruebas de lectura, escritura y mixtas, los SSD Optane eran consistentemente alrededor de 2,5 veces más rápidos que los mejores SSD de centro de datos de Intel que los habían precedido, el P3700 NVMe. [33] AnandTech señaló que los SSD de consumo basados en Optane tenían un rendimiento similar al de los mejores SSD no 3D-XPoint para transferencias grandes, y ambos quedaron "impresionados" por el gran rendimiento de transferencia de los SSD Optane empresariales. [34]
El 16 de marzo de 2021, Micron anunció que dejaría de desarrollar 3D XPoint para desarrollar productos basados en Compute Express Link (CXL), debido a la falta de demanda. [35] [36] La fábrica de Lehi nunca se utilizó por completo y se vendió a Texas Instruments por 900 millones de dólares. [37]
Intel respondió en ese momento que su capacidad para suministrar productos Intel Optane no se vería afectada. [38] Sin embargo, Intel ya había descontinuado su línea de productos Optane para consumidores en enero de 2021, [39] . En julio de 2022, Intel anunció el cierre de la división Optane, descontinuando efectivamente el desarrollo de 3D XPoint. [40] [41]
Intel distingue entre “memoria Intel Optane” y “ssd Intel Optane”. Como componente de memoria, Optane requiere compatibilidad con un chipset y una CPU específicos. [42] Como SSD común, Optane es ampliamente compatible con una amplia gama de sistemas, y sus principales requisitos son muy similares a los de cualquier otro SSD: capacidad de conectarse al hardware, sistema operativo, compatibilidad con BIOS/UEFI y controladores para NVMe, y refrigeración adecuada. [43]
Micron ofrecía unidades SSD NVMe AIC (QuantX X100 [44] ) que mantenían la compatibilidad con sistemas compatibles con NVMe. No se ofrece compatibilidad nativa como dispositivo de aceleración (aunque se puede utilizar almacenamiento por niveles). [45]
"El mecanismo de conmutación se realiza a través de cambios en la resistencia del material en masa", fue todo lo que Intel agregó en respuesta a las preguntas enviadas por correo electrónico.
El Optane con arquitectura de punto cruzado se construye mediante la superposición de un elemento de almacenamiento y un selector conocido como interruptor de umbral ovónico (OTS).
la pila de celdas 3DXP consta de un PCM grueso, un interruptor de umbral ovónico (OTS) y múltiples electrodos
Rob Crooke de Intel explicó: "Podrías poner el costo en algún punto entre NAND y DRAM".
Un portavoz de Intel negó categóricamente que se tratara de un proceso de memoria de cambio de fase o de una tecnología de memristores. También se descartó el par de transferencia de espín.
los productos estarán disponibles en 2016, tanto en formatos SSD (PCIe) estándar para todo, desde Ultrabooks hasta servidores, como en un formato DIMM para sistemas Xeon para un mayor ancho de banda y latencias más bajas. Como se esperaba, Intel proporcionará controladores de almacenamiento optimizados para la memoria 3D XPoint