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PRAM 3D XPoint QuantX pour Micron
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Le Flash Memory Summit a été l'occasion pour Micron de reparler de mémoire 3D XPoint. Pour rappel, Intel et Micron avaient annoncé cette mémoire l'année dernière, avec pour ambition de proposer un intermédiaire entre la mémoire RAM classique (très rapide, volatile) et la NAND (moins rapide, mais non volatile).
Côté technique les deux sociétés n'avaient pas dévoilé grand chose, on sait désormais qu'il s'agit de mémoire à changement de phase (PRAM) associée à un switch Ovonyx. A l'époque, les constructeurs avaient indiqué que leur mémoire était en production et un lancement "courant 2016" était attendu. En début d'année cependant, les perspectives ne semblaient pas très encourageantes.
Plus récemment, chez Intel, une roadmap avait filtré en juin, laissant penser que les premiers SSD utilisant la mémoire 3D XPoint pourraient arriver entre la toute fin de l'année et le début de l'année prochaine. Intel utilisera la marque commerciale Optane pour distinguer ses disques, et l'on aurait droit dans un premier temps à un "accélérateur" m.2 (un petit SSD de faible capacité en PCIe x2) suivi de modèles PCIe Gen3 NVMe s'interfaçant d'abord en x4 puis en x2.
Côté Micron, le constructeur avait simplement dit qu'il fallait s'attendre à "voir" sa 3D XPoint cette année. C'est en quelque sorte ce qui s'est passé puisque Micron a fait une démonstration lors d'une présentation pendant le premier jour du Flash Memory Summit, annonçant au passage qu'elle sera disponible sous le nom commercial QuantX. Comme chez Intel, on verra d'abord sous la marque QuantX des SSD, la déclinaison DIMM étant prévue pour plus tard.
Côté technique donc, on notera la confirmation de la latence très faible évoquée à l'époque, environ 10 microsecondes en lecture et 25 en écriture, environ dix fois moins que ce que permet la mémoire NAND.
C'est du côté des IOPS que l'on aura obtenu un peu plus d'informations. Durant l'IDF 2015, Intel avait fait la démonstration d'un SSD atteignant 400 000 IOPS sur une charge de 70%/30% en lecture écriture QD8 sans préciser le nombre de lignes PCIe utilisées.
Lors de la démonstration du Flash Memory Summit, les prototypes de Micron ont atteint 900000 IOPS sur la même charge (70%/30%) sur un lien PCIe Gen3 x4, et près de 1.9 millions d'IOPS sur un lien x8. On notera que quatre capacités, 200, 400, 800 et 1600 Go étaient utilisées par Micron dans ses graphiques. Reste que pour ce qui est d'une éventuelle commercialisation, il faudra encore attendre. Un post de blog de Micron se contentant de parler d'une sortie "au cours des douze prochains mois".
Roadmap SSD Intel : 3D NAND et 3D Xpoint
Benchlife a publié un extrait de roadmap Intel concernant les SSD. La prochaine sortie est prévue pour le troisième trimestre 2016, il s'agira des Pro 6000p et 600p qui seront des SSD au format M.2, interfacés en PCIe Gen3 x4 et utilisant un protocole NVMe. Ils utiliseront de la 3D NAND TLC.
Intel prévoit ensuite de décliner la technologie Optane, ayant pour base la mémoire 3D Xpoint, sur de nombreux SSD. Pas moins de 3 gammes seront lancées entre le dernier trimestre 2016 et le premier trimestre 2017. Tous utiliseront une interface PCIe Gen3 et un protocole NVMe, à commencer par Stony Beach au format m.2 (en PCIe x2) qui sera un accélérateur système : il s'agira donc d'un SSD de petite capacité faisant office de cache. Mansion Beach sera en PCIe x4 et il s'agira du haut de gamme, a priori sous forme de carte fille tout comme Brighton Beach qui lui se limitera au PCIe x2.
A plus long terme Intel prévoit ensuite de remettre à jour ces gammes pour la plate-forme Cannonlake fin 2017. Les Optane précédemment en PCIe x2 passeront au x4 et seront déclinés à la fois en m.2 et au format BGA, alors que côté NAND seule la 3D NAND TLC subsistera. Elle sera utilisée à la fois sur des SSD M.2 PCIe Gen3 x4 et des SSD M.2 et 2.5" SATA.
Du retard et de la PRAM pour 3D XPoint
Annoncé en juillet 2015, la mémoire 3D XPoint est pour rappel une nouvelle technologie mémoire annoncée par Intel et Micron. Cette mémoire est censée offrir un compromis entre DRAM et NAND, que ce soit en termes de coût mais aussi de vitesse, tout en conservant la persistance de données de cette dernière. Elle pourrait ainsi être utilisée au sein de SSD offrant 5 à 8x plus d'IOPS mais aussi sur des DIMM. Combiné à de la DRAM, la ReRAM qui est certes un peu moins rapide permet en effet d'offrir pour un même tarif une capacité doublée.
Mais alors qu'il était initialement question d'un lancement commercial en 2016, Guy Blalock le co-DG d'IM Flash (joint-venture Intel/Micron) a indiqué qu'il faudrait encore 12 à 18 mois afin de pouvoir lancer la production en volume alors que les échantillons seraient presque prêts. Il faut dire que 3D Xpoint nécessiterais de nombreux nouveaux matériaux, dont certains ne sont trouvables que chez un seul fournisseur.
De plus à l'instar de ce qui se passe avec la migration vers la 3D NAND, le coût de la transition des chaines de fabrication de NAND classique vers 3D XPoint explose tout comme l'espace nécessaire pour assurer un bon débit du fait de nombreuses étapes supplémentaires dans la fabrication. Pour ne rien arranger les futures transitions vers les 3D Xpoint de seconde et troisième génération qui nécessiteront peut-être l'EUV devraient être aussi couteuses, alors que côté 3D NAND le coût sera divisé par 2.
Voilà qui tempère quelque peu les annonces en fanfare de l'été dernier, alors qu'à l'époque Intel et Micron avaient indiqués que la 3D Xpoint était … en production ! Il ne s'agissait donc en aucun cas d'une production de puces finales et en volume. Au passage, Guy Blalock a enfin confirmé ce qui se cache derrière la 3D Xpoint, à savoir un matériau de type chalcogénure associé à un switch Ovonyx : on a donc à faire à de la PRAM (Phase-change memory) et non de la ReRAM.
Ovonyx est une société crée en 1999 entre autre par un ancien dirigeant de Micron et qui a longuement travaillé sur la PRAM et qui a vendu de nombreuses licences pour utiliser ses brevets à des entreprises tierces, Intel a investi dans la société en 2000 et 2005 et Micron a racheté des parts de la société en 2012. En juillet 2012 Micron avait annoncé être le premier à fabriquer une puce PCM en volume, à l'époque une puce de 128 Mo fabriquée en 45nm qui était combinée avec 64 Mo de LPDDR2… avant de mettre ensuite de côté la PCM pour plusieurs années. Espérons que 3D XPoint aura droit à un meilleur sort !
IDF: Intel annonce Optane, SSD 5-8x + rapides
Le premier Keynote de cet IDF était l'occasion d'assez peu d'annonces concrètes même si certaines étaient intéressantes. Brian Krzanich n'aura pas parlé du tout des architectures à venir ou du retard du 10nm, préférant évoquer de grandes idées, parfois un peu vagues. Peut être pour ne pas parler des choses qui fâchent !
On passera donc rapidement sur les différentes initiatives logicielles et les divers partenariats mis en avant. On retiendra surtout qu'Intel continue de pousser fortement derrière sa technologie de caméras 3D RealSense avec des SDK pour a peu près tous les OS (y compris pour les systèmes dédiés à la robotique et aux IoT), et que de nouveaux constructeurs vont proposer des caméras 3D comme par exemple Razer dont un modèle était montré.
On notera également l'arrivée de nouveaux SDK pour Curie , l'implémentation du SoC Quark qui avait déjà été présenté lors du CES et qui vise le marché des wearables.
Le constructeur annonçait également des partenariats pour EPID, Enhanced Privacy ID, une technologie d'identification poussée depuis quelques années par Intel (voir ce PDF de 2011 ) et pour laquelle la société annonçait deux partenariats avec des vendeurs de microcontroleurs IoT (Atmel et Microchip). Une des idées présentée derrière EPID était d'utiliser des bracelets connectés intelligents (qui reconnaissent leur porteur) pour effectuer l'identification et remplacer les mots de passe dans le cadre de l'entreprise.
La vraie annonce concernait Optane, le nom commercial qu'Intel utilisera pour la mémoire 3D XPoint qui avait été présentée brièvement fin juillet. Il s'agira du nom de la marque qui regroupera la mémoire 3D XPoint avec le contrôleur et les firmwares dédiés. Au delà de l'annonce du nom, le constructeur a fait une démo rapide d'un early prototype de SSD Optane connecté en PCI Express (le constructeur n'a pas dit sur combien de lignes il était connecté) comparé à un SSD DC P3700.
Plusieurs tests de performances ont été montrés, réalisés sous IOMeter, montrant un avantage de 5 à 8x « pratique » selon les charges (70/30 lecture/ecriture, et lecture en QD 1 à 8) par rapport au SSD DC P3700. Pour ce qui est des détails techniques, nous n'en aurons pas eu durant le keynote. Nous avons tout juste obtenu la confirmation qu'Intel proposera des disques au format « SSD » mais également sous la forme de DIMM DDR4. Des DIMM qui seraient utilisables sur une future plateforme serveur Intel non annoncée ou elle pourrait même cohabiter avec des DIMM de DRAM classiques (on ne sait pas de quelle manière). Il faudra attendre l'année prochaine pour avoir plus de détails !
Intel et Micron annoncent la ReRAM 3D XPoint
Intel et Micron viennent d'annoncer conjointement une nouvelle technologie de mémoire baptisée « 3D XPoint » (à prononcer « 3D Crosspoint »). Les deux sociétés ont présenté cette technologie comme une nouvelle classe de mémoire, à mi-chemin entre la DRAM et la NAND. Il s'agit d'une technologie mémoire non volatile (comme la NAND) mais annoncée comme significativement plus rapide.
Les deux sociétés ont été relativement muettes sur les détails mais on peut tirer quelques informations des grandes lignes qui ont été révélées. Techniquement on peut considérer 3D XPoint comme une « variante » de la NAND dont elle modifie les deux éléments principaux, le switch et la cellule de stockage.
Au niveau de la cellule de stockage, et contrairement à de la NAND, on ne retrouve plus de transistor : les données ne sont plus stockées sous forme d'électrons mais en utilisant le changement de propriétés des matériaux utilisés pour créer les cellules (les blocs jaunes/verts sur le schéma). Le type de matériaux utilisés (deux, étant donné les deux couleurs ?) n'est malheureusement pas précisé et l'on n'aura pas eu plus de détails sur le fonctionnement exact durant la présentation, même si Intel a confirmé à nos confrères d'EETimes qu'il s'agissait bien de "changement de résistance", ce qui permet de classer 3D XPoint comme une variante de ReRAM. On sait que Micron s'intéresse à la ReRAM depuis un moment, par exemple avec cette recherche avec Sony, mais a l'époque le concept utilisé était différent, utilisant des transistors. D'un point de vue structurel, on semble s'approcher un peu plus de ce que proposait Crossbar, même si là encore l'absence de transistors est l'une des différences principale.
L'autre innovation se situe au niveau du switch qui permet de sélectionner les cellules auxquelles on souhaite accéder en faisant varier la tension, un mécanisme là aussi dénué de transistor. En pratique, exit le concept de blocs de la NAND, on peut lire et écrire les bits de données individuellement ! Qui plus est, il est possible de superposer ces structures switch/cellules en hauteur pour améliorer la densité.
Les deux sociétés se félicitent de gros chiffres qui malheureusement ne sont pas expliqués, avançant des performances 1000x supérieures à la mémoire NAND, sans préciser de quelle NAND il s'agit, ou même tout simplement du type d'opération concerné ! On suppose, à la lecture de certains documents qu'Intel ne parle pas de débits mais de latence puisqu'il annonce que contrairement à la NAND dont la latence est mesurée en microsecondes, la latence de XPoint est mesurée en nanosecondes (une affirmation bien floue !) [MAJ : Un document dédié aux équipes marketing d'Intel - voir en commentaires - semble confirmer qu'il s'agit bien de la latence qui est utilisée pour le facteur de 1000x évoqué. Un facteur de 10x entre la latence XPoint et DRAM est également sous entendu. Le même document évoque, par rapport aux offres NVMe actuelles, un avantage de 10x sans plus de détails ce qui est déjà plus raisonnable]. On imagine en pratique que l'écart sera surtout le plus visible sur les écritures aléatoires - ce qui a été vaguement sous-entendu lors de la session de questions/réponses - ou l'écart avec la NAND parait le plus élevé d'un point de vue technique. La question de l'écart de performance sur les opérations de lectures a été écartée par les représentants des sociétés. On se félicitera tout de même (avec les mêmes réserves) du fait que l'endurance est annoncée comme 1000x supérieure à la NAND.
Par rapport à la mémoire DRAM, les sociétés ne qualifient cependant pas le niveau de performances, indiquant juste que la densité est 10 fois plus élevée.
Pour le reste les détails sont minces, aucune information sur le process de fabrication utilisé n'a été donnée par exemple (certains de nos confrères indiquent un process 20nm, mais nous n'avons pas pu confirmer l'information). Pour ce qui est de produits en pratiques, le premier sera une puce de 128 Gbit qui à l'intérieur superpose deux couches de cette nouvelle structure switch/cellule. Des échantillons de ces puces devraient être disponibles « cette année » tandis que côté produits finaux il faudra attendre 2016.
En pratique ces puces devraient pouvoir permettre de réaliser, côté grand public, des SSD PCI Express très rapides dans toutes les circonstances même si la question du prix a été éludée. Intel a cependant parlé de l'intérêt de cette mémoire pour le jeu en général, laissant penser qu'il y aura des applications grand public. Au-delà du stockage, c'est surtout côté serveur que cette mémoire devrait se présenter comme un tiers intermédiaire entre la DRAM classique et la NAND, autour des applications type « big data ». La manière dont ces produits se matérialiseront, ou s'interconnecteront, reste malgré tout floue. Intel et Micron proposeront chacun de leurs côté des produits issus de la technologie.
Sans plus de détails sur le cout de la technologie ou ses performances réelles il est difficile d'en tirer plus, d'autant que le représentant de Micron a indiqué que cette technologie ne remplacerait pas la NAND 3D en tant que produit (nous supposons que la NAND 3D gardera, au moins au début, un avantage de cout massif). Malgré tout, les innovations techniques semblent extrêmement intéressantes et pourraient remplacer à terme la NAND traditionnelle. Nous espérons qu'Intel dévoilera un peu plus de détails techniques lors son traditionnel Intel Developer Forum qui se tiendra cette année du 18 au 20 août.
