16 января 2016
В июне прошлого года компании Intel и Micron сообщили о разработке революционной энергонезависимой памяти 3D XPoint. Новинка обещала в перспективе 1000-кратно увеличить скорость работы твёрдотельных накопителей и в 1000 раз снизить износ носителя. На момент анонса разработчики предпочли сохранить тайну о реализованной в лице микросхем 3D XPoint технологии. Как мы предполагали, речь могла идти не о резистивной памяти ReRAM, хотя она прекрасно ложилась на перекрёстную структуру ячеек 3D XPoint, а о памяти с изменяемым фазовым состоянием вещества или PRAM (PCM). Интрига тянулась до сегодняшнего дня. Как говорили в Intel, технология не вышла из стадии завершения разработки, и планы могли поменяться. Отсюда такая секретность.
В настоящий момент память 3D XPoint переходит в фазу подготовки производства. На данном этапе шила в мешке не утаишь. Необходимо заказывать производственное оборудование для выпуска нового типа памяти и искать поставщиков сырья. Поэтому из памяти 3D XPoint больше не нужно делать тайны. Это не резистивная память, как сообщил генеральный директор компании IM Flash Гай Блелок (Guy Blalock). Память 3D XPoint опирается на технологию, придуманную Стэнфордом Овшинским (Stanford Ovshinsky) ещё в 60-е годы прошлого столетия. Память 3D XPoint опирается на эффект обратимого изменения фазового состояния вещества. Это память типа PRAM (Phase-change Random Access Memory). Подобная память без использования перекрёстной структуры выпускается около 10 лет. Её главной проблемой было снижение площади ячейки. Очевидно, Intel и Micron смогли решить эту проблему.
Важным уточнением директора IM Flash стало заявление о начале массового производства памяти 3D XPoint в течение следующих 12–18 месяцев. Это означает, что вопреки предыдущим заявлениям Intel, в текущем году накопители на памяти 3D XPoint могут так и не появиться. Более того, само производство 3D XPoint чрезвычайно сложное и требует порядка 100 новых видов сырья, некоторое из которых настолько уникально, что выпускается одним производителем в единственном месте Земли. Но и это ещё не все трудности. Перекрёстная архитектура 3D XPoint чревата взаимным загрязнением материалов в составе ячеек. Поэтому для выпуска 3D XPoint требуется больше шагов в процессе производства, включая такие сложные этапы, как вакуумное осаждение и выпаривание. В общем случае скорость производства снижается минимум на 15 %, что увеличивает себестоимость продукции.
Снижение производительности заводов при выпуске 3D XPoint можно компенсировать за счёт установки дополнительного оборудования. Но для этого потребуется увеличить производительность со 180 пластин в час до 1000 пластин в час в пересчёте на условные два квадратных метра площади завода. Как видно из графика выше, условную производственную площадь потребуется увеличить в 3–5 раза, что потребует 3–5 кратного увеличения капитальных затрат. И, что самое неприятное, переход на производство памяти 3D XPoint второго и третьего поколений будет почти такой же затратный, как и начало производства первого поколения этой памяти. Для сравнения, традиционная смена техпроцесса увеличивает затраты всего на 20–30 %, но не в пять раз, как прогнозируют для 3D XPoint.
Также директор IM Flash сообщил, что память 3D XPoint в первом поколении будет состоять из двух слоёв. Теоретически структуру 3D XPoint можно расширить до четырёх слоёв, но это вряд ли произойдёт до появления 3D XPoint третьего поколения и то, если появятся коммерческие версии EUV-сканеров. Напротив, память 3D NAND, как мы наблюдаем, легко освоила 32-слойную структуру и просто масштабируется до 48-слойной и 64-слойной структуры. Всё это наводит на грустные мысли, что эволюция памяти 3D XPoint будет идти довольно медленным шагом.
В настоящий момент память 3D XPoint переходит в фазу подготовки производства. На данном этапе шила в мешке не утаишь. Необходимо заказывать производственное оборудование для выпуска нового типа памяти и искать поставщиков сырья. Поэтому из памяти 3D XPoint больше не нужно делать тайны. Это не резистивная память, как сообщил генеральный директор компании IM Flash Гай Блелок (Guy Blalock). Память 3D XPoint опирается на технологию, придуманную Стэнфордом Овшинским (Stanford Ovshinsky) ещё в 60-е годы прошлого столетия. Память 3D XPoint опирается на эффект обратимого изменения фазового состояния вещества. Это память типа PRAM (Phase-change Random Access Memory). Подобная память без использования перекрёстной структуры выпускается около 10 лет. Её главной проблемой было снижение площади ячейки. Очевидно, Intel и Micron смогли решить эту проблему.
Важным уточнением директора IM Flash стало заявление о начале массового производства памяти 3D XPoint в течение следующих 12–18 месяцев. Это означает, что вопреки предыдущим заявлениям Intel, в текущем году накопители на памяти 3D XPoint могут так и не появиться. Более того, само производство 3D XPoint чрезвычайно сложное и требует порядка 100 новых видов сырья, некоторое из которых настолько уникально, что выпускается одним производителем в единственном месте Земли. Но и это ещё не все трудности. Перекрёстная архитектура 3D XPoint чревата взаимным загрязнением материалов в составе ячеек. Поэтому для выпуска 3D XPoint требуется больше шагов в процессе производства, включая такие сложные этапы, как вакуумное осаждение и выпаривание. В общем случае скорость производства снижается минимум на 15 %, что увеличивает себестоимость продукции.
Снижение производительности заводов при выпуске 3D XPoint можно компенсировать за счёт установки дополнительного оборудования. Но для этого потребуется увеличить производительность со 180 пластин в час до 1000 пластин в час в пересчёте на условные два квадратных метра площади завода. Как видно из графика выше, условную производственную площадь потребуется увеличить в 3–5 раза, что потребует 3–5 кратного увеличения капитальных затрат. И, что самое неприятное, переход на производство памяти 3D XPoint второго и третьего поколений будет почти такой же затратный, как и начало производства первого поколения этой памяти. Для сравнения, традиционная смена техпроцесса увеличивает затраты всего на 20–30 %, но не в пять раз, как прогнозируют для 3D XPoint.
Также директор IM Flash сообщил, что память 3D XPoint в первом поколении будет состоять из двух слоёв. Теоретически структуру 3D XPoint можно расширить до четырёх слоёв, но это вряд ли произойдёт до появления 3D XPoint третьего поколения и то, если появятся коммерческие версии EUV-сканеров. Напротив, память 3D NAND, как мы наблюдаем, легко освоила 32-слойную структуру и просто масштабируется до 48-слойной и 64-слойной структуры. Всё это наводит на грустные мысли, что эволюция памяти 3D XPoint будет идти довольно медленным шагом.