IBM svela al mondo il futuro: memoria fino a 275 volte più rapidi degli SSD
L’azienda IBM ho dimostrato con il progetto Teseo con parthner l’Università di Patrasso in Grecia, che un giorno potranno essere sostituite le memorie flash NAND, con una memoria a cambiamento di fase unendo il convenzionale NAND e la DRAM in un unico controller così da ottenere una storage ibrido, superiore alla SSD basato su PCIe-by, quindi una velocità circa 275 volte maggiore.
La fisica del cambiamento di fase
La memoria a cambiamento di fase è una serie di memorie con struttura alternativa, proposta come sostituto per NAND. Questo tipo di memoria funziona riscaldando rapidamente vetro calcogenuro, cambiando le sue proprietà fisiche tra lo stato cristallino a quello amorfo. Per la interpretazione dei dati, lo stato amorfo, con resistenza elevata al calore, indica il valore 0 mentre lo stato cristallino, che ha una resistenza al calore minore, è associato al valore 1. Quindi la memoria a cambiamento di fase può passare rapidamente tra due stati. Inoltre la ricerca compiuta da Micron ed Intel hanno dimostrato come sia possibile trovare stati intermedi, grazie ai quali si possono memorizzare fino a due bit per cella.
Inoltre la memoria a cambiamento di fase è molto più veloce di NAND in quanto sono inferiori i tempi di scrittura/lettura (teoricamente parlando). Sono in più sopportati milioni di cicli di scrittura contro i 30.000 della SLC NAND con fasci alta e i 1.000 contro la TLC NAND. Quello che IBM ha fatto con Teseo, è l’integrazione di una struttura ibrida in cui la sua caratteristica di bassissima latenza può essere sfruttata una piccola quantità di PCM. Il grafico di seguito mostra le varie aree in cui IBM ritiene che la memoria a cambiamento di fase potrebbe essere utile.
In molti casi, il PCM viene integrato come soluzione cache o come un livello aggiuntivo di stoccaggio tra NAND e DRAM, proprio come NAND è spesso integrato tra DRAM e un disco rigido tradizionale. Il progetto Teseo è un controller aggregato con 2.8GB di PCM quindi 36 celle, 128 Mbit per scheda, 5 carte in totale. IBM chiama questa sua soluzione PSS Prototype Storage Solution.
I vantaggi del PCM sono illustrati nei diagrammi precedenti. Questi grafici mostrano la latenza totale di vari tipi di richieste. La soluzione PSS (che è la scheda PCM) completa la maggior parte delle sue richieste in meno di 500 microsecondi. La MLC con un’uscita superiore a 14.000 e 20.000 microsecondi, rispetto a 2.000 microsecondi per il PSS, mentre la TLC NAND è più lenta, superando i 120.000 microsecondi.
Riassumendo, questi primi PCM, costruiti sulla tecnologia CMOS 90nm a bassissima densità (moderno NAND flash è disponibile nelle dimensioni 512GB rispetto a 128MB per PCM) è più veloce della NAND commerciale, con prestazioni in scrittura di gran lunga superiori.
Si presenta un piccolo problema
La soluzione di IBM, PSS utilizza la memoria a 90nm prodotta da Micron. Qual è il problema? Micron ha comunicato all’inizio di quest’anno che è stata annullata tutta la sua produzione PCM e rimossa dal settore. Anche se ha lasciato aperta la porta a rivisitare la tecnologia in futuro, e ha indicato che la scala superiore del 3D NAND è una scelta migliore (nonostante i numerosi problemi individuati con tale tecnologia nel breve termine). Da dove deriva questa operazione Lascia PCM? La relazione 2013 ITRS rileva che le prestazioni di NAND non sono quelle reali, infatti dovrebbero aumentare molto dai livelli attuali. Sarà difficile mantenere le prestazioni correnti di NAND, migliorando la densità e tenendo costante scrittura e resistenza.
In questo momento, PCM è la tecnologia più promettente di memoria di prossima generazione sul mercato. Nel caso in cui nessuno si facesse avanti per la sua fabbricazione, sarà una vendita difficile.
