Intel Optane, i primi SSD basati su memoria 3D Xpoint nel 2016

I primi prodotti basati sulla memoria 3D Xpoint sviluppata da Intel e Micron, frutto di uno sviluppo durato circa un decennio, arriveranno sul mercato il prossimo anno sotto il brand "Intel Optane Technology" o più brevemente "Intel Optane". Svelata il mese scorso, 3D Xpoint è stata presenta come una soluzione fino a mille volte più veloce e con una durata mille volte superiore all'attuale memoria NAND Flash, ma al tempo stesso capace di offrire una densità fino dieci volte maggiore rispetto alla memoria convenzionale.

3D Xpoint troverà spazio in diversi mercati, dai datacenter fino agli ultrabook con l'obiettivo di ridurre nettamente le latenze, consentendo di archiviare molti più dati in prossimità della CPU e renderli accessibili a velocità finora impossibili per l'archiviazione non volatile. Sarà disponibile sia in formato DIMM che in quello più classico di SSD (2,5", M.2, ecc.). Nel primo caso Intel guarda maggiormente alle piattaforme Xeon, lasciando intendere un uso come soluzione "in memory" per applicazioni come i Big Data.

I primi test eseguiti da Intel su un prototipo di SSD con memoria 3D Xpoint sono più che incoraggianti. Messo alla prova con il benchmark IOMeter il prototipo ha raggiunto prestazioni 7,23 volte maggiori di un SSD DC P3700 in lettura, con una queue depth pari a uno. L'SSD ha raggiunto 10.600 IOPS mentre il prototipo ha toccato 76.600 IOPS.

L'uso di una queue depth pari a uno, benché sembri una scelta piuttosto bizzarra, ha una sua logica: dipinge un tipico carico desktop tradizionale, aspetto in cui gli SSD sono notevolmente migliori di un hard disk, ma non danno il meglio. Con un mix di letture e scritture (70 percento letture – 30 percento scritture) e una queue depth di 8, il prototipo ha raggiunto 401.400 IOPS, mentre l'SSD DC P3700 si è fermato a 78.900 IOPS. Le prestazioni sono quindi più che quintuplicate.

Alla base della memoria 3D Xpoint c'è l'architettura cross point, priva di transistor, costituita da una scacchiera tridimensionale in cui le celle di memoria risiedono all'intersezione di linee di word e linee di bit, consentendo l'indirizzamento delle singole celle. Pertanto, i dati possono essere scritti e letti in piccole dimensioni, con conseguenti processi di lettura/scrittura più veloci ed efficienti.

I conduttori perpendicolari connettono 128 miliardi di celle di memoria ad alta densità. Ogni cella di memoria archivia un singolo bit di dati. Questa struttura compatta comporta elevate prestazioni e alta densità di bit.

Oltre alla struttura compatta ad array cross point, le celle di memoria sono impilate in più strati. La tecnologia iniziale archivia 128 Gb per die su due strati di memoria. Nelle future generazioni, sarà possibile aumentare il numero di strati di memoria, oltre alla tradizionale scalabilità del processo litografico, migliorando ulteriormente la capacità del sistema.

Le celle di memoria sono accessibili e vengono scritte o lette variando l'entità della tensione inviata a ogni selettore. In questo modo si elimina la necessità dei transistor, aumentando la capacità a fronte di una riduzione dei costi. 3D XPoint quindi non immagazzina l'informazione intrappolando elettroni, ma piuttosto usa il cambiamento di proprietà del materiale della cella di memoria stessa.

Inoltre, con le dimensioni ridotte delle celle, il selettore di commutazione rapida, l'array cross point a bassa latenza e l'algoritmo di scrittura veloce, la cella è in grado di cambiare stato più rapidamente rispetto a qualsiasi altra tecnologia di memoria non volatile disponibile oggi. Non sappiamo ancora nulla dei prodotti Optane da un punto di vista concreto, ad esempio le capacità, e ancora meno sappiamo dei prezzi dei prodotti finali. Questi dettagli emergeranno probabilmente solo in prossimità dell'effettivo debutto.

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