30.07.2015 (eh)
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Intel & Micron greifen mit Halbleiter-Speicher »3D XPoint« an

Schema des neuen Speicherchips mit seinen gestapelten Speicherschichten (Bild: Intel)Schema des neuen Speicherchips mit seinen gestapelten Speicherschichten (Bild: Intel)Der Kampf um den »Superspeicher« der Zukunft hat eine neue Front: »3D XPoint« nennt sich eine Halbleiter-Speichertechnologie, die gemeinsam von Intel und Micron entwickelt wurde. Sie positioniert sich von den technischen Eckdaten in etwa zwischen DRAM und Flash ein. Intel/Micron sehen gute Chancen für die Neuentwicklung, da die Produktion bereits gestartet wurde. Derzeit bekommen die Chips nur ausgewählte Kunden. Größere Stückzahlen für Endkunden sollen 2016 verfügbar sein, vermutlich wird es wohl Ende des Jahres werden.

Der Zeitpunkt ist nicht unglücklich gewählt. Die IT-Branche scheint auf eine neue Speichertechnologie zu warten, die die Lücke zwischen dem DRAM-Hauptspeicher und dem Flash-Speicher in NAND- bzw. NOR-Technologie schließt. Vielversprechend startete hier vor etlichen Jahren die Memristor-Technologie, forciert vor allem von HP. Aber sie sitzt seit Jahren in den Startlöchern, und kommt nicht richtig in die Gänge. Einen Schritt weiter ist da schon die »Phase-Change-Memory«-Technologie (PCM), hinter der unter anderem IBM steckt. Aber beim besten Willen ist auch die PCM-Halbleiter-Speichertechnologie bestenfalls 2016 einsatzfähig, auch wenn letztes Jahr HGST ein interessantes Muster life demonstrierte.

Das Marketing von Intel/Micron läuft auch deshalb zur Hochform auf. »1000x mal schneller« als Festplatten soll 3D XPoint (gesprochen: Cross-Point) sein, trommeln die Entwickler. Wobei die Technologie eigentlich in erster Linie gegen andere Halbleiter-Speichertechnologien kämpfen dürfte. Aber der Slogan klingt nun mal gut. Theorie und Praxis werden es wohl später zeigen.

Intel/Micron machen ein Geheimnis aus dem Material

3D XPoint: schneller als NAND-Flash, aber nicht so schnell wie DRAM (Bild: Intel)3D XPoint: schneller als NAND-Flash, aber nicht so schnell wie DRAM (Bild: Intel)Interessant dabei: Intel/Micron machen ein Geheimnis daraus, um welches Material es sich bei den neuen Chips handelt. Viele andere Details blieben bei der Vorstellung ebenfalls im Dunkeln. Das Geheimnis um das Material resultiert daraus, dass – während bei herkömmlicher Technik Elektronen eingefangen oder freigegeben werden und Transistoren so ihren Zustand zwischen zwei Zuständen (0 oder 1) hin- und herschalten können, sich bei der neuen Technologie anscheinend die Eigenschaften des gesamten Materials ändern.

An Fakten steht fest, dass die ersten Chips 16 GByte speichern können sollen. Das reicht schon mal für Einsteiger-Smartphones. Wenn die Chips dann auch noch deutlich schneller als Flash sind, könnte ein Smartphone zu einem regelrechten Hochleistungsrechner avancieren.

Intel und Micron können jedenfalls damit punkten, dass die 3D-XPoint-Technologie einen wichtigen Durchbruch in der Speicherfertigung darstellt, und die erste neue Speicherkategorie seit der Einführung von NAND-Flash seitens Toshiba im Jahr 1989 bilden dürfte. Dank einer neuartigen Materialverbindungen und einer Cross-Point-Architektur weist die neue Speichertechnologie auch eine zehnmal höhere Dichte als herkömmlicher Speicher auf. Die Protagonisten verweisen auch auf eine bis zu 1.000-fach höhere Lebensdauer als NAND-Flash. Unterm Strich kombiniere die 3D-XPoint-Technologie Leistung, Dichte, Stromverbrauch und Kostenvorteile aller derzeit auf dem Markt verfügbaren Speichertechnologien.

»3D XPoint« ist nichtflüchtige Speichertechnologie

3D XPoint soll sich erstmals als Systemspeicher und für klassisches Storage eignen (Bild: Intel)3D XPoint soll sich erstmals als Systemspeicher und für klassisches Storage eignen (Bild: Intel)»Die Industrie sucht bereits seit Jahrzehnten nach Wegen, um die Verzögerung zwischen dem Prozessor und den Daten zu reduzieren und damit Analysen zu beschleunigen«, sagt Rob Crooke, Senior Vice President and General Manager der Non-Volatile Memory Solutions Group bei Intel. »Diese neue Gattung nicht flüchtigen Speichers erreicht dieses Ziel und bringt wegweisende Leistung für Storage-Lösungen.«

»Eine der größten Hürden des modernen Computings ist die Zeit, die der Prozessor für den Zugriff auf Daten im Langzeit-Speicher benötigt«, betont auch Mark Adams, President von Micron. »Diese neue Kategorie von nicht flüchtigem Speicher stellt eine revolutionäre Technologie dar. Sie erlaubt schnellen Zugriff auf riesige Datenmengen und ermöglicht völlig neue Anwendungen.«

Einer der großen Vorteile der neuen Speicherchips: Als nicht flüchtiger Speicher eignet sich die neue Technologie sehr gut für eine Vielzahl von Storage-Anwendungen mit niedriger Latenzzeit, da die Daten nicht gelöscht werden, wenn das Gerät ausgeschaltet und die Stromversorgung unterbrochen wird.

Übereinanderstapeln der Speicherschichten sorgt für schnelle Lese-Schreib-Prozesse

Die Cross-Point-Architektur kommt ohne Transistor aus. Sie schafft eine Art dreidimensionales Schachbrett, bei dem die Speicherzellen am Schnittpunkt der horizontalen Wortleitungen (Wordlines) und vertikalen Bit-Leitungen (Bitlines) sitzen. Damit lassen sich die Zellen individuell ansteuern. Als Ergebnis können die Daten in kleinen Mengen geschrieben und gelesen werden. Ergebnis sind schnellere und effizientere Lese-Schreib-Prozesse. Diese Art des Übereinanderstapelns von Schichten verhalf zuletzt auch den Flash-Chips zu neuen Speichersprüngen; Samsung ist hier der Vorreiter.

Memristor wäre übrigens noch schneller als 3D XPoint – aber wer nicht aus den Labors auf die Straße zum Anwender kommt, hat dann eben das Nachsehen. Wenn Intel/Micron ihren Produktionsfahrplan einhalten, könnten sie auf dem Milliarden-Markt endgültig die Nase vorne haben.


Transistorfrei: Animationsvideo über die 3D-XPoint-Technologie

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Kommentare (1)
09.08.2015 - michael_liebe

Das Geheimnis um das Material resultiert daraus, dass sich bei der neuen Technologie anscheinend die Eigenschaften des gesamten Materials ändern? Unsinn. Der Entwicklungsvorsprung ist uneinholbar, die Patente längst erteilt. Einzige Erklärung ist, dass das Material nicht in unbeschränktem Umfang zur Verfügung steht und sein Preis bei Bekanntgabe sehr steigen wird.


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