טכנולוגיית ה-3D Xpoint של אינטל ומיקרון היא מהפכת החומרה לה חיכינו?

שתי חברות הענק הכריזו על טכנולוגיה חדשנית לאחסון מידע ללא צורך בטרנזיסטורים, שמאיימת להפוך הן את שבבי ההבזק והן את זכרונות ה-DRAM למיושנים, כבר בתוך כשנה מהיום

לא פעם ולא פעמיים הזדמן לנו לשמוע בעבר הכרזות על טכנולוגיות זכרון פורצות דרך שישפרו את כל היכולות המוכרות לנו בעשרות מונים, וללא שום השלכות שליליות. עם זאת, כשמי שעומד מאחורי הכרזה שכזו הוא צמד חברות ענק שמייצרות שבבי זכרון באופן המוני כחלק משגרת יומן (ולא חברת סטארט-אפ עלומת שם או קבוצת חוקרים מאוניברסיטה זו או אחרת) – מדובר במהלך משמעותי פי כמה. וזה בדיוק מה שאנחנו מקבלים כיום.

אינטל ומיקרון, שתי חברות הענק האמריקאיות ששותפות במיזם לייצור שבבי הבזק מסוג NAND, חשפו טכנולוגיית זכרון בלתי נדיפה חדשה העונה לשם 3D Xpoint, שמתיימרת להציע זמני שהות (Latency) שהם אלפית בלבד ממה שמוכר לנו מעולם שבבי ה-NAND כיום (כלומר, נתונים אשר קרובים מאוד לאלו של זכרונות ה-DRAM), בתוספת אורך חיים שיהיה ארוך פי 1,000 מזה של שבבי DRAM עדכניים, ודחיסות תלת מימדית גדולה במיוחד. בקיצור, הטוב מכל העולמות.

הייחוד הגדול של טכנולוגיית ה-3D Xpoint היא שאין כאן "לכידה" של אלקטרונים לצורך שמירת המידע הדיגיטלי על גבי המדיום – אין כאן טרנזיסטורים כלל, למעשה, אלא מארג שתי וערב של קווים מוליכים (המכונים Bit Lines ו-Word Lines) וביניהם חומר שמשנה את המאפיינים הפיזיקליים שלו בעת הפעלה של הפרש פוטנציאלים מתאים בקצוותיו, והשוני בין המצבים הוא שמגדיר האם מדובר במידה בינארי מסוג '0' או מידע בינארי מסוג '1', ומאפשר את שמירת המידע בפועל.

https://www.youtube.com/watch?v=rGVWS-30ypc

השינוי המהותי הזה באריכטקטורה מעניק אפשרות לגשת לכל תא ותא בזכרון באופן נפרד, ובכך מאפשר את השיפור האדיר בזמני השהות (ובביצועים, כנגזרת ישירה) עליו מדברים באינטל ומיקרון.

לפי התיאור הבסיסי של הטכנולוגיה, שיערנו כי מדובר בשידרוג תלת מימדי עבור טכנולוגיית ה-Phase Change Memory שבפיתוח עסקה מיקרון רבות, ובמסגרתה הפעלת מתח מאפשרת לשנות את המבנה האטומי של אלמנט סיליקוני מאמורפי לקריסטליני (מ'מבולגן' ל'מסודר') לטובת אחסון המידע, אך באינטל הצהירו במסגרת מפגש עיתונאים אודות ההכרזה כי לא מדובר כאן על טכנולוגיית ה-PCM.

על כן, ההערכה השנייה שלנו היא שמדובר כאן אז טכנולוגיה ממשפחת ה-RRAM, או ה-ReRAM (ר"ת Resistive Random Access Memory), במסגרתה הפרש פוטנציאלים על תחמוצת דיאלקטרית יוצר תנועה של אטומי חמצן המשנה את התנגדות החומר באופן מהותי שמאפשר הבדלה בין מצב '0' למצב '1' לצורך שמירת המידע – כאשר יתכן שאינטל עושה שימוש באחת מהתחמוצות אותן חקרה ופיתחה במסגרת עסקי ייצור המעבדים שלה – תחמוצת הפניום, למשל.

מעבר לטכנולוגיה המרתקת ופורצת הדרך שנמצאת מתחת לפני השטח, שורת המחץ היא שזכרונות 3D Xpoint ראשונים לא נמצאים במעבדה ברמת אב-טיפוס בודד, אלא בהכנות לייצור המוני עם נפח אחסון מרשים של 128 ג'יגה-ביט לכל שבב – ואמורים להיות זמינים כבר במהלך השנה הבאה.

בטווח הארוך, המהפכה הגדולה של טכנולוגיה כמו ה-3D Xpoint תאפשר לשנות לחלוטין את מבנה המחשבים שמוכר לנו – ולאחד את זכרונות ה-RAM ונפח האחסון הכללי של המערכת לכדי אלמנט בלתי נדיף אחד גדול, עם ביצועים ואורך חיים מעולים שיוכלו להעלים את צוואר הבקבוק הוותיק והמשמעותי ביותר של עולם החומרה

אינטל ומיקרון הציגו וואפר של שבבי Xpoint אשר יוצר בליטוגרפיית 20 ננומטר במפעל משותף של שתי החברות ביוטה, ארה"ב, כאשר נפח אחסון של 128 ג'יגה-ביט לשבב מאפשר להם להיות תחרותיים ושוויי ערך לשבבי ה-NAND המוכרים לנו, כבר במסגרת הדור הראשון שלהם – ומכאן, באופן טבעי, הנפחים ודחיסותם של שבבי ה-3D Xpoint עתידה רק לצמוח. קצת קשה להאמין לכל העניין הזה שצץ לו משום מקום, אך כאמור – כששתיים מיצרניות השבבים המשמעותיות ביותר בשוק אומרות משהו כזה בומבסטי, רוב הסיכויים שזה לא סתם לשם באזז ריק מתוכן.