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3D XPoint（スリーディークロスポイントと発音）は、IntelとMicron Technologyが共同で開発した、現在は製造中止となっている不揮発性メモリ（NVM）技術です。2015年7月に発表され、2017年4月から2022年7月までOptane （Intel）のブランド名で一般市場で販売されていました。 [1]ビットストレージは、Ovonic Threshold Switch（OTS）と呼ばれる現象を使用して、バルク抵抗の変化とスタック可能なクロスグリッドデータアクセスアレイを組み合わせて利用しています。[2] [3] [4] [5]初期価格はダイナミックランダムアクセスメモリ（DRAM）よりも安価ですが、フラッシュメモリよりも高価です。[6]
不揮発性メモリである 3D XPoint には、現在利用可能な他のRAMやNVRAMとは異なる多くの機能があります。第 1 世代の 3D XPoint は特に大きくも速くもありませんでした。しかし、3D XPoint は、書き込みレイテンシが小さい、2019 年現在で利用可能な最速のSSD のいくつか[7] を作成するために使用されました。メモリが本質的に高速で、バイト アドレス指定可能であるため、従来の SSD を強化するために使用される読み取り、変更、書き込み、キャッシュなどの技術は、高いパフォーマンスを得るために必要ありません。さらに、Cascade Lakeなどのチップセットは、3D XPoint の組み込みサポートを備えた設計になっており[要出典] 、キャッシュ ディスクまたはアクセラレーション ディスクとして使用でき、また、 DIMMパッケージ内の不揮発性 RAM (NVRAM) または永続メモリとして使用できるだけの速度もあります。
歴史
発達
3D XPointの開発は2012年頃に始まりました。[8] IntelとMicronは以前にも他の不揮発性相変化メモリ（PCM）技術を開発していました。[注 1] Micronの マーク・ダーカンは、 3D XPointアーキテクチャは以前のPCMとは異なり、メモリセルのセレクタ部分とストレージ部分の両方に、 GSTなどの従来のPCM材料よりも高速で安定したカルコゲニド材料を使用していると述べました。[10]しかし、今日では、 ReRAMのサブセットと考えられています。[11]特許によると、カルコゲニド材料としてさまざまな材料を使用できます。[12] [13] [14]
3D XPoint は電気抵抗を使用し、ビットアドレス可能であるとされている。[15] Crossbar Inc.が開発中の抵抗ランダムアクセスメモリとの類似性が指摘されているが、3D XPoint は異なるストレージ物理を使用している。[8]具体的には、メモリセルのセレクタとしてトランジスタがしきい値スイッチに置き換えられている。[16] 3D XPoint の開発者は、これがバルク材料の抵抗の変化に基づいていると示唆している。[2] Intel CEO のBrian Krzanich は、 XPoint 材料に関する継続的な質問に対して、スイッチングは「バルク材料の特性」に基づいていると回答した。[3] Intel は、3D XPoint は相変化技術やメモリスタ技術を使用していないと述べているが、[17]独立したレビュー担当者はこれに異議を唱えている。[18]
リバースエンジニアリング会社TechInsightsによると、3D XPointは、シリコン含有量の少ないゲルマニウム-アンチモン-テルル（GST）をデータストレージ材料として使用しており、ヒ素ドーピングされた三元相セレン-ゲルマニウム-シリコンで作られたオボニック閾値スイッチ（OTS）[19] [20]によってアクセスされます。[14] [12]
3D XPointは電荷ストレージ以外の技術をベースにしたスタンドアロンメモリの中で最も広く生産されているが、ReRAMや磁気抵抗RAMなどの他の代替メモリはこれまで組み込みプラットフォーム上でのみ広く開発されてきた。[21]
初期生産
2015年半ば、インテルは3D XPointテクノロジーに基づくストレージ製品のOptaneブランドを発表しました。 [22] Micron（QuantXブランドを使用）は、メモリの販売価格をダイナミックランダムアクセスメモリ（DRAM）の約半分、フラッシュメモリの4〜5倍と見積もっていました。[23]当初、ユタ州リーハイにあるIM Flash Technologies LLC（インテルとマイクロンの合弁会社）が運営するウェハ製造施設で、 2015年に128Gビットチップを少量製造しました。これらは2つの64Gビットプレーンを積み重ねたものです。[8] [24] 2016年初頭、チップの量産は12〜18か月で完了すると予想されていました。[25]
2016年初頭、IM Flashは、第1世代のソリッドステートドライブが9マイクロ秒のレイテンシで95000 IOPSのスループットを達成すると発表しました。 [25]この低レイテンシにより、ランダム操作のキュー深度が低い場合のIOPSが大幅に向上します。Intel Developer Forum 2016で、IntelはPCI Express (PCIe) 140 GB開発ボードを実演し、PCIe NANDフラッシュソリッドステートドライブ(SSD)と比較してベンチマークで2.4～3倍の改善を示しました。[26] 2017年3月19日、Intelは最初の製品であるPCIeカードを発表しました。これは2017年後半に発売される予定です。[27] [28]
受付
3D XPoint は、最初にリリースされたときの反応があまり良くなかったにもかかわらず、特に Intel の Optane シリーズとして高く評価され、その特定の機能が役立つタスクに広く推奨されています。Storage Reviewなどのレビュアーは、 2018 年 8 月に、低レイテンシのワークロードの場合、3D XPoint は読み取りと書き込みの両方で500,000 4K 持続IOPS を3～15マイクロ秒のレイテンシで生成し、現時点で「これに匹敵するものは今のところない」と結論付けています。[29]一方、Tom's Hardware は2017 年 12 月に Optane 900p を、実際に見てみなければ信じられないほどの「神話上の生き物」であり、これまでの最高の消費者向けデバイスの速度の 2 倍であると説明しました。[30] ServeTheHomeは2017年に、読み取り、書き込み、混合テストにおいて、Optane SSDは、それ以前の最高のIntelデータセンターSSDであるP3700 NVMeよりも一貫して約2.5倍高速であると結論付けました。[31] AnandTechは、コンシューマー向けOptaneベースのSSDは、大容量転送における最高の非3D-XPoint SSDと同等のパフォーマンスを示し、どちらもエンタープライズ向けOptane SSDの大容量転送パフォーマンスに「圧倒」されていると指摘しました。[32]
リーハイ工場の売却と廃止
2021年3月16日、マイクロンは需要不足のため、Compute Express Link （CXL）をベースにした製品を開発するために3D XPointの開発を中止すると発表した。 [33] [34]リーハイ工場は十分に活用されることはなく、テキサス・インスツルメンツに9億ドルで売却された。[35]
インテルは当時、Intel Optane製品の供給能力には影響がないと回答した。[36]しかし、インテルは2021年1月にすでに消費者向けOptane製品の生産を中止していた。[37] 2022年7月、インテルはOptane部門の縮小を発表し、事実上3D XPointの開発を中止した。[38] [39]
互換性
インテル
インテルは「インテル Optane メモリ」と「インテル Optane SSD」を区別しています。メモリ コンポーネントとして、Optane には特定のチップセットと CPU サポートが必要です。[40]通常の SSD として、Optane は非常に幅広いシステムと互換性があり、その主な要件は他の SSD とほぼ同じです。つまり、ハードウェアへの接続、オペレーティング システム、BIOS/UEFI、NVMe のドライバー サポート、適切な冷却です。[41]
- 標準ベースの NVMe-PCIe SSD として: Optane デバイスは、通常、M.2カード形式、NVMe PCI Express形式、またはU.2スタンドアロン形式の通常のソリッド ステート ドライブ(SSD) のストレージ要素として使用できます。Optane を通常の SSD として使用する場合 (これらの形式のいずれか)、互換性の要件は従来の SSD と同じです。したがって、互換性は、ハードウェア、オペレーティング システム、およびドライバーがNVMe および同様の SSD をサポートできるかどうかによってのみ決まります。したがって、Optane SSD は、幅広い新旧のチップセットやCPU (Intel 以外のチップセットや CPU を含む)と互換性があります。
- メモリまたはオンボード アクセラレーション デバイスとして: Optane デバイスは、NVDIMM (不揮発性メイン メモリ) として使用したり、特定の種類のキャッシュやアクセラレーションの役割に使用することもできますが、一般的な SSD の役割とは異なり、チップセットとマザーボードはこれらの役割で Optane と特に連携するように設計する必要があるため、より新しいハードウェアが必要になります。
ミクロン
MicronはNVMe対応システムとの互換性を維持したNVMe AIC SSDドライブ（QuantX X100 [42]）を提供した。アクセラレーションデバイスとしてのネイティブサポートはサポートされていない（ただし、階層型ストレージは使用可能）。[43]
参照
注記
- ^ IntelとNumonyxは2009年に64Gbのスタック可能なPCMチップを発表しました。[9]
参考文献
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3DXPセルスタックは厚いPCM、オボニック閾値スイッチ（OTS）、および複数の電極で構成されています
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外部リンク
- 「Intel Micron ウェブキャスト」、YouTube、44分