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zoom RSS Intel、3D Xpoint NVDIMMを年内投入……下まで降りるのはいつの日か?

<<   作成日時 : 2018/05/17 16:21   >>

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PC Watchの記事である。IntelがNon Voltage RAM(不揮発メモリー・NVRAM)の年内投入を発表したようだ。遅れていると言われていたが、やっと発表されたことで、量産の目処が立ったのだろう。
https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1122322.html


<何が凄いのか?>

何故、これが大々的に言われるのか、既存のフラッシュメモリー(NAND)ではダメなのかと思う人がいるかもしれないので、一応説明しておこうと思う。

そもそも、主記憶装置RAM(Random Access Memory)は、一定の電力を供給し電圧を掛けていないと、データが消失する特性があった。そのため、随時リフレッシュと呼ばれる書き換えに相当する操作が行われていたのだ。だから、予期せぬシャットダウンをするとパソコンは、次回起動時にチェックが走ることもあったわけだ。

そのRAMのデータが電源を切っても消えないというのが、このNon Voltageと呼ばれるメモリーである。3D Xpointは、マイクロンとインテルが共同開発したメモリーで格子状に記録セルが並ぶメモリーデバイスで、電源を落としてもデータが消えないという特徴がある。非公式の調査では、Phase-change(相変化) RAMの一種であると推測されている。これが、大容量の実用メモリーでは業界初のPC用のDIMMデバイスとなる。

これの登場によって、スリープモードで電源を完全に落とし、待機電力ゼロを実現し、電源ボタンを押してウェイクアップすると、一瞬で前の画面が表示される状態も実現できる。要はスマホなどで応用できる時代がもしもくれば、無操作時の電池寿命が大幅に伸びる可能性もある。

ただ、今回はそれとは違い大規模メモリーの代わりとして使われる。DRAMでは1つのDIMMスロットに多くても16GB〜32GB実装するのが限界である。しかし、3D Xpointならテラバイト単位で実装することも出来るだろう。速度は、少し遅いが、キャッシュ容量の多さを求められる大規模データセンターではこれがかなりプラスになる。


<NANDフラッシュでは出来ないのか??>

では、このようなメモリー技術は既存のSDカードやSSDに使われるNANDフラッシュでは出来ないのか?というと、出来ないことはないが、実用的にはならない。何故か?

その最大の理由は、書き換えの遅延と信頼性にある。3D xpoitはデータ線が格子状に並んでいることもあり、SSD(Optane)などのストレージデバイスとして見ても、かなり優秀な性能をたたき出す。特に書き換え時の速度は段違いである。

NANDフラッシュでは、書き換えを行う際にまずハード側で管理しているブロック単位で消去を行い、その後アドレス(セクター)単位で書き込みを行う。その際に、ブロックの範囲とセクターの範囲が必ずしも一致せず、合わない場合は消去不要のデータを、別の場所に転記してから消去を行うという2度手間が発生する。
これが、応答の遅さに繋がる。

また、書き換え回数や書き換え精度にも問題がある。NANDフラッシュは絶縁された枠の中に電気信号(電荷)を強引に注入したり、引っ張り出すことでデータを記録するが、その入り口が徐々に開いて行き、使っていくと電荷が抜けてしまうビット抜けが起きるのだ。それは、速ければ数千回多くても1万回程度を上限としている。また、多価値のビットを1つのセルに入れるものの場合は、化けも他の媒体よりは起きやすい。だから、ECCなどのエラー訂正の出番も多い。

それを、頻繁に書き換えが発生するRAMの変わりに使うと、下手をすれば数時間で寿命を迎えかねない。だから、NANDでは出来なかった訳だ。


対して、PC-RAMと思われる3D Xpointは、記録素材の相変化を用いて記録していると思われ、書き換えも直接オーバーライト(上書き)出来ると考えられる。その上、推定書き換えの耐性は1000万回以上としており、1億から10億とされるRAMほどではないが、容量の多さも利用すれば、十分に実用に耐える性能に達している。

その結果、これが量産最初のNVDIMMとなったわけだ。


<いつ、一般まで降りてくるのか?>

しかし、このメモリーがいつか一般まで降りてくるとしていつなのか?というのはなかなか予想しにくい。
今から量産に入ったとしても、まずは大規模サーバー向けである。
何故大規模サーバー向けになるのかというと、対応が比較的容易で且つ効果が大きいからだ。大規模サーバーは大容量メモリーを認識出来るOSを実装しており、NVRAM(NVDIMM)にも早い段階で対応することが明確化されていた。そのため、いつでもスタートできるのだ。

しかし、これをPCやスマホにとなると、まだ難しい。
何故なら、完全にDRAMを排除して、NVRAMに置き換えるには、まだこの3D Xpointは速度が遅い。その代わり大容量化が容易だが、個人向けのOS側がそれほどの大容量メモリーに対応していなかったり、周辺機器やOSがNVRAMのアクティブ電源完全OFFに対応していないなどの問題がある。

だから、これらが準備されるまでは、あと少なくとも数年かかるだろう。
まあ、速ければ組み込み向けのロースピードデバイスで、NVRAM搭載モデルが登場するかも知れない。まあ、Intelがそれを外販するかどうかは分からないが、Micronも量産をはじめていて、低電圧な製品もあるなら、2020〜22年頃までに1つぐらい出てくるかも知れない。


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