На днях Intel устроила похороны Optane — быстрая, но не слишком технологичная в производстве память обошлась «синим» в полмиллиарда долларов убытков. Однако Optane хоть и был самым заметным и распространённым представителем SCM-решений (Storage Class Memory), но всё же не единственным. Вслед за Optane на рынок вышли Samsung Z-SSD, всё ещё крайне редкие.

Тем не менее, накопители с подобными характеристиками востребованы и рынок, как и природа, не терпит пустоты: сразу две компании, Kioxia и Everspin Technologies объявили о выпуске новых продуктов, способных заменить решения на базе 3D XPoint. Это XL-Flash и STT-MRAM соответственно.

Источник: Kioxia

Продукт Kioxia построен на тех же принципах, что и технология Z-SSD у Samsung: в основе лежит флеш-память, в данном случае это BiCS 3D-NAND, но работающая с меньшим количеством уровней на ячейку. В первом поколении XL-Flash фактически был реализован режим SLC (как и у Samsung), что делало такую память малоёмкой и дорогой. Сейчас Kioxia представила второе поколение, поддерживающее режим MLC, с двумя битами на ячейку.

При этом было увеличено количество слоёв, могущих работать параллельно, так что производительность не пострадала, а по имеющимся на момент анонса данным, даже возросла. Новое поколение XL-Flash будет доступно в чипах объёмом 256 Гбит, что вдвое больше показателя аналогичной памяти первого поколения. Kioxia справедливо считает, что её память найдёт применение в пулах CXL-памяти при построении ЦОД нового поколения.

Ячейка STT-MRAM. Источник: Everspin Technologies

Решение Everspin иное, хотя тоже принципиально не новое — магниторезистивная памяь (spin-transfer torque, STT) существует довольно давно. Она обладает крайне низкой латентностью, высокой энергоэффективностью, может хранить данные более 10 лет и практически не изнашивается, но обладает и серьёзным недостатком: низкой плотностью хранения данных. До недавних пор на основе STT-MRAM производились лишь кеширующие или встраиваемые в другие решения модули крайне ограниченного объёма, не превышающего 1–2 Гбайт.

Новое поколение, EM128LX, представленное Everspin Technologies, имеет ёмкость 128 Мбит на чип, что вдвое больше предыдущего EM064LX. Производительность записи составляет до 233 Мбайт/с. Новинка предназначена, в основном, для встраиваемых систем, в том числе на базе FPGA. Она будет поставляться на рынок в двух вариантах исполнения: 24-контактном BGA и 8-контактном DFN. В обоих случаях используется интерфейс xSPI. Массовые поставки Everspin планирует начать в начале следующего года.

Скорость распространение нового типа энергонезависимой памяти STT-MRAM зависит не только от наличия микросхем памяти, но также от уровня поддержки разработчиков. Для решения последней задачи выпущено полное руководство по проектированию для среды Xilinx Vivado.

Компания Everspin Technologies сообщила, что поддержала относительно недавний старт массового производства 1-Гбит чипов памяти STT-MRAM выпуском всеобъемлющего руководства по проектированию интерфейсов с использованием магнитно-резистивной оперативной памяти со спиновым переносом. На момент анонса руководство интегрировано в среду Vivado компании Xilinx.

Интерфейс памяти Everspin 1 Гбит STT-MRAM представлен стандартом DDR4 со скоростью передачи данных 1333 МТ/с на линию. Задержки, уровни питания и некоторые другие параметры сигнальной структуры STT-MRAM отличаются от сигнальной структуры обычной оперативной памяти с интерфейсом DDR4. Тем не менее, базовые контроллеры памяти Xilinx, которые входят в среду Vivado, поддерживают уже второе поколение памяти STT-MRAM Everspin, что позволяет быстро и с гарантией выводить на рынок новые продукты.

Новые микросхемы памяти STT-MRAM компании Everspin выпускаются с использованием 28-нм техпроцесса на заводе компании GlobalFoundries. До производства 1-Гбит чипов, выпуск которых стартовал в конце прошлого лета или в начале осени, Everspin выпускала 256-Мбит микросхемы STT-MRAM. Дискретные чипы памяти MRAM кроме неё никто в мире больше не производит в товарных объёмах.

Можно рассчитывать, что четырёхкратный рост объёма микросхем STT-MRAM сделает их более популярным продуктом для установки в качестве энергонезависимых буферов или для обслуживания критически важных нагрузок. А сотрудничество с Xilinx позволит ускорить разработку новых устройств.

Компания Everspin Technologies ― единственный в мире производитель дискретных чипов памяти STT-MRAM ― сообщила о заключении первого заказа на серийную поставку самых ёмких в мире микросхем STT-MRAM объёмом 1 Гбит.

Имя заказчика не раскрывается, поскольку он ещё не представил новые фирменные продукты на основе 1-Гбит микросхем памяти STT-MRAM. Но это один из крупнейших в мире OEM-производителей оборудования для центров обработки данных, заявляют в Everspin.

1-Гбит 28-нм микросхемы памяти STT-MRAM компании Everspin

Решение о запуске серийного производства 1-Гбит чипов магниторезистивной памяти на эффекте переноса спина электронов для первого клиента принято после прохождения всех необходимых квалификационных тестов новой памяти Everspin на площадке заказчика.

Пилотный выпуск этих микросхем с использованием 28-нм техпроцесса на линиях компании GlobalFoundries стартовал летом этого года. Чипы выпускаются в конфигурации 128Мбит x8 и 64 Мбит x16. Интерфейс ― ST-DDR4, скорость передачи данных на линию ― 1333 МТ/с. Полную документацию можно найти по этой ссылке.

До этого момента первой и массовой продукцией Everspin в виде чипов STT-MRAM были 28-нм 256-Мбит микросхемы, которые она представила в 2017 году. Небольшая ёмкость первого поколения чипов памяти STT-MRAM и, собственно, не такая большая по современным меркам ёмкость второго поколения микросхем оставляет за этой памятью такую основную нишу использования, как кеширующие накопители.

Правда, новые микросхемы повышенной ёмкости всё увереннее позволяют говорить о кешировании основного потока данных, а не только для ведения логов (журналов). Что же, ждём анонса интересной продукции на 1-Гбит чипах STT-MRAM.

Близится время интереснейшего ежегодного мероприятияк Flash Memory Summit 2019. Саммит пройдёт с 5 по 8 августа в городе Санта-Клара, штат Калифорния. Ведущие производители флеш-памяти могут попытаться поразить конкурентов и нас рассказами о 196-слойной 3D NAND или других достижениях в разработке многослойной NAND-флеш.

А в прошлом году на конференцию пришли китайцы. Компания Yangtze Memory Technologies (YMTC) уже представила передовую по мировым меркам технологию модульного производства 3D NAND Xtacking и теперь собирается рассказать о втором поколении этой технологии. На нынешнем саммите нас ждёт встреча и с другой китайской компанией ― Sage Microelectronics. Компания Sage Micro создана ветеранами Кремниевой долины в 2011 году и к настоящему времени заняла в Китае прочное место на рынке контроллеров (ASIC) для корпоративных и промышленных SSD. Как оказалось, Sage Micro начала вторжение на рынок SSD с буферами из памяти STT-MRAM.

Разработчик первой массовой магниторезистивной памяти STT-MRAM компания Everspin сообщила, что она заключила с компанией Sage Microelectronics стратегическое партнёрство для разработки контроллеров SSD с поддержкой 1-Гбит чипов Everspin STT-MRAM. Массовое производство таких микросхем как раз стартует в августе. Память STT-MRAM обладает лучшими скоростными и энергоэффективными характеристиками, чем NAND, а также намного устойчивее к износу, чем традиционная флеш-память.

Награда Yangtze Memory Technologies за разработку технологии Xtracking

Ёмкость 1 Гбит мала для замены массивов NAND в твердотельных накопителях, но достаточна для замены буфера DRAM на энергонезависимый буфер STT-MRAM. Накопители SSD с буферами STT-MRAM обещают лучшую приоритизацию и снижение задержек, что крайне востребовано в SSD корпоративного класса и в накопителях для промышленного и аэрокосмического оборудования. Разработка специализированных контроллеров, учитывающих преимущества STT-MRAM, дополнительно подчеркнёт достоинства новой и пока малораспространённой магниторезистивной памяти.

К саммиту Flash Memory Summit 2018 компании IBM и Everspin подготовили анонс любопытного продукта — линейки серверных SSD FlashSystem с кеширующим буфером из памяти ST-MRAM (Spin-transfer Torque MRAM). Обычно подобный буфер выполняется из памяти DRAM (в современной версии — из DDR3 или LPDDR4), который необходимо защищать от потери данных в момент критических сбоев питания. Делается это с помощью навесных батареек или суперконденсаторов. Замена микросхем буфера на энергонезависимую память упрощает процесс защиты данных во время сбоя питания. Другое дело, что для этого подходит далеко не каждая память. Например, память NAND медленная и подвержена быстрому износу. Частично проблема износа решается за счёт буфера из NAND SLC, но хотелось бы чего-то более надёжного.

AnandTech

Перспективной памятью для буферов записи SSD считается магниторезистивная память и она в недавнем прошлом для этого уже использовалась. Пока создать накопитель исключительно на памяти MRAM представляется невыгодным — слишком мала плотность записи. Так, сегодня память MRAM выпускается в виде 256-Мбит чипов с техпроцессом 40 нм. До конца года обещает начаться выход 22-нм микросхем объёмом 1 Гбит, но и этой ёмкости мало для производства SSD. Впрочем, в ряде случаев создание SSD на памяти MRAM выгодно и это делается. В компании IBM решили начать с малого и внедрили в производство линейку SSD с буфером записи из 256-Мбит микросхем MRAM Everspin.

AnandTech

Заметим, традиционно накопители IBM FlashSystem имеют уникальную конструкцию, которая также имеет, скажем так, централизованную систему защиты от пропадания питания. Новые накопители в линейке IBM FlashSystem выполнены в виде SSD 2,5-дюймового формфактора U.2 и к защите от сбоев питания пришлось прибегать уже индивидуально. В компании IBM решили проблему в корне — заменили буфер из DRAM на буфер из ST-MRAM. Основной массив памяти — это 64-слойные микросхемы 3D NAND TLC. Представлены модели накопителей объёмом до 19,2 Тбайт. Интерфейс — PCI Express 4.0 x4, который может работать в режиме двух портов одновременно (2+2). Поставки новинок клиентам компания IBM рассчитывает начать в течение августа. Другой информации о накопителях пока нет.

Компания SMART Modular Technologies сообщила о скором начале поставок интересных кэширующих накопителей в линейке nvNITRO на твердотельной памяти STT-MRAM (Spin-transfer Torque MRAM). Магниторезистивная память STT-MRAM записывает данные в ячейку с помощью туннельного эффекта с использованием переноса спина электронов. Это предполагает высочайшую на данном этапе энергоэффективность, что вкупе с двумя другими выдающимися свойствами MRAM — низкой латентностью и условно бесконечной устойчивостью к износу, делает данный тип памяти интересным решением для изготовления кэширующих ускорителей и кеш-буферов для SSD на памяти NAND.

Информация в ячейке MRAM хранится в виде намагниченности слоёв

Формальный анонс карт nvNITRO с интерфейсом PCI Express 3.0 x8 состоялся в августе прошлого года в ходе годовой отраслевой конференции Flash Memory Summit 2017. Компания SMART Modular объявила о разработке адаптера nvNITRO ёмкостью 1 Гбайт и 2 Гбайт. Да, да, низкая плотность микросхем MRAM делает ограниченным использование данного вида памяти. В основе новинки, например, лежат 40-нм 256-Мбит чипы STT-MRAM компании Everspin Technologies. Производством данных микросхем занимается компания GlobalFoundries. В течение этого года, возможно, будет налажен выпуск 28-нм 1-Гбит чипов STT-MRAM, прототипы которых также были показаны на прошлогоднем саммите.

nvNITRO Accelerator Card

Свежим пресс-релизом SMART Modular сообщила, что в мае начнутся поставки 1-Гбайт адаптера nvNITRO. Ожидаемая цена новинки составит $2200. О начале поставок 2-Гбайт версий пока не сообщается. Производительность модели в показателях IOPS достигает 1,5 млн операций ввода/вывода в секунду для случайных 4-Кбайт блоков как в режиме чтения, так и в режиме записи. Но самым привлекательным параметром ускорителей nvNITRO является малая величина задержек. Для режима чтения задержки равны 6,26 мкс, а для режима записи — 7,22 мкс. По этому показателю они немного выигрывают у SSD Intel Optane, задержки обращения которых «менее 10 мкс». По словам производителя, использование nvNITRO для обработки финансовых транзакций сокращает ожидание завершения операции на 90 % по сравнению с SSD на памяти NAND.