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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 !

La Resistive RAM (RRAM ou ReRAM) a refait parler d'elle lors de l'IEEE International Electron Devices Meeting qui a eu lieu en cette fin d'année à San Francisco. Pour rappel cette mémoire non volatile est une des candidates à la succession de la Flash pour le stockage, avec entre autre des accès aléatoires bien plus rapides, une endurance accrue et la possibilité à termes d'être gravée avec une finesse de 4-5nm. D'autres technologies sont en concurrence comme la Phase-change RAM (PRAM) ou la Spin-Torque-Transfer RAM (STT RAM).

Micron et Sony, qui avaient annoncé avoir produit une puce de 2 Go en février dernier, ont donné quelques résultats obtenus en pratique sur leur puce. En pratique ils ont pu atteindre les 900 Mo /s en lecture avec une latence de 2,3 µs, là où le design permet en théorie d'atteindre 1 Go et 2 µs. En écriture la vitesse est de 180 Mo /s contre 11,7 µs, le design permettant au maximum d'atteindre 200 Mo /s et 10 µs.



La start-up Crossbar, qui avait fait parler d'elle l'an passé, a également indiqué  avoir effectué des avancées qui lui permettront à terme de produire de la RRAM "3D". La première implémentation pourrait arriver en 2017 sous la forme d'une puce de 128 Go sur 16 couches fabriquée en 28nm.

Micron et Sony ont profité de l'ISSCC pour annoncer  avoir produit un prototype de ReRAM (Resistive RAM) qui sur le papier semble particulièrement intéressant. Pour rappel, la ReRAM est un nouveau type de mémoire non-volatile, basée sur le Memristor d'Hewlett Packard qui permet en théorie de faire le lien en terme de coûts et de performances entre la mémoire classique (DRAM) et celle utilisée dans les SSD (NAND).

Côté caractéristiques, la puce de Micron/Sony est assez alléchante sur le papier. Fabriquée en 27nm, cette puce utilise une surface de 168mm2 et propose 16 Gbit de stockage - parmi les plus grosses annoncées jusqu'ici (Sandisk et Toshiba avaient annoncé l'année dernière une puce 32 Gbit). C'est en prime l'une des plus rapides avec des taux de transferts de 1 Go/s en lecture et 200 Mo/s en écriture et des latences très basses (2 et 10 microseconde).


Produire des puces ReRAM qui soient à la fois de large capacité et rapides était jusqu'ici un challenge, la plupart des puces rapides présentées jusqu'ici ayant une densité en Mbit plutôt qu'en Gbit. Micron et Sony n'ont pas donné de détails sur l'éventuelle arrivée de ces puces sur le marché, qui pourraient par exemple trouver leur place dans un premier temps comme cache dans un SSD pour améliorer les performances.

Une startup a cherché (et réussi) à faire parler d'elle ces derniers jours en annonçant avoir développé  un prototype de Resistive RAM (ou RRAM). Cette technologie mémoire dérivée du Memristor, prédit en 1971 et implémenté par Hewlett Packard pour la première fois en 2008, est censée cumuler les avantages de la NAND et de la DRAM, à savoir l'aspect non volatile de la NAND (les données ne s'effacent pas quand la mémoire n'est plus alimentée, contrairement à la RAM) et la rapidité d'accès aléatoire de la DRAM.

Ce n'est bien entendu pas le premier prototype du genre puisque l'on se souvient par exemple que Elpida (avec Sharp), mais aussi Hewlett Packard (avec Hynix), Samsung ou Panasonic ont annoncé respectivement des prototypes, et même Rambus s'intéresse au sujet, tout comme divers instituts de recherche comme l'ITRI  ou l'IMEC .

Le communiqué avance de gros chiffres : 20x plus rapide en écriture, une consommation 20x inférieure, et 10x l'endurance pour la moitié de la surface comparé à la meilleure NAND disponible actuellement. Le tout illustré par ce schéma :

On ne manquera pas de relever plusieurs grossières approximations sur le schéma, si le chiffre de 140 Mo/s en écriture est tout à fait remarquable, dire que la meilleure NAND peut seulement écrire à 7 Mo/s est un large raccourci. De même le graphique fait le choix de comparer les performances en lecture en aléatoire (bit par bit) à la NAND, alors que cette dernière ne s'accède pas de la sorte. Crossbar ne donne pas de chiffre pour sa RRAM en accès séquentiels, se contentant d'un 17 Mo /s en aléatoire alors qu'en séquentiel une puce de NAND classique se situe autour de 100 Mo /s.

A noter que si Crossbar indique sur ce schéma que le mode aléatoire n'est pas applicable à la flash, ce n'est pas le cas de ce white paper (PDF) , ou est indiqué 0.04 Mo/s (sic) pour la NAND avec le commentaire "RRAM will provide faster NAND-like products". En fait comme la flash de type NOR, la RRAM a l'avantage de disposer d'un accès pleinement aléatoire (les cellules sont connectées en parallèle et accessibles individuellement, et non pas en série comme sur la NAND) ce qui permet d'exécuter directement un programme sans devoir le charger en DRAM. Certaines valeurs de ce white paper, qui date pourtant de cette année, ne correspondent pas à l'illustration. Il parlait de 20 ans pour la rétention (contre 10 pour ce qu'on pense être la version finale) et de 1 million de cycles d'écriture (contre 10000 à 1 milliard, un grand écart, pour la version finale) ce qui laisse penser que le prototype ne se comporte peut être pas aussi bien qu'espéré.

Vous noterez enfin que le nombre de cycles d'écritures accordés à la NAND, de 500 à 1000 est particulièrement faible. 3000 cycles serait un peu plus réaliste.

Au-delà de tout ce méli-mélo de marketing, et dans l'absence de vraies données techniques (on ne sait pas par exemple en quel finesse de gravure a été produit le prototype, une des difficultés de la RRAM étant d'utiliser les finesses de gravures les plus faibles) difficile de juger ce qu'a réellement produit cette startup, probablement en recherche de capitaux ou d'un rachat. On suivra avec attention d'éventuelles évolutions sur le sujet assez crucial, dans cette startup ou dans d'autres acteurs du marché.

Au milieu des incertitudes dues à Elpida sur le marché de la mémoire DRAM, Hynix a indiqué vouloir cette année se concentrer principalement sur le marché de la mémoire flash NAND.

Nos confrères du Korea Herald  rapportent les propos d'une conférence de presse tenue par le CEO d'Hynix qui aura indiqué qu'il envisage de convertir l'une de ses actuelles usines de production de DRAM (celle de Wuxi en Chine) vers la production de mémoire NAND pour augmenter la capacité de production de l'entreprise. Hynix dispose pour l'instant de 12% du marché de la NAND.

En attendant l'éventuelle transition de son usine chinoise, Hynix indique que la montée en production de sa Fab M12 (située à Ichon en Corée) augmentera sa capacité mensuelle de 130000 à 170000 wafers de NAND 300mm.

Côté mémoire Hynix indique travailler sur trois alternatives à la DRAM pour l'avenir, la Spin Transfer Torque RAM qui joue sur le fait que les électrons ont un léger mouvement cinétique lié à leur charge, mais aussi les mémoires à changement de phase (PRAM) que nous avons évoqués à plusieurs reprises ainsi que la ReRAM, évoquée entre autre par Elpida en début d'année.