3D XPoint : la révolution d’Intel et Micron dans la mémoire non volatile

Un point mémoire sans transistor : voilà l’élément de base de la mémoire 3D XPoint dévoilée par Micron et Intel. Cette technologie annoncée comme disruptive dans le domaine de la mémoire non volatile est le fruit d’une décennie de recherche et développement.

Les deux sociétés ne mâchent pas leurs mots, précisant qu’il s’agit de la « première réelle nouveauté depuis plus de 25 ans dans le domaine des technologies de mémoire ». C’est en 1989 que la mémoire flash non volatile à portes NAND fut introduite. Depuis lors, elle a été portée par les changements de process et des avancées technologiques.

Depuis plusieurs années, les constructeurs s’évertuent à la densifier en empruntant la voie de la troisième dimension. Samsung y est allé de la V-NAND (Vertical NAND) dans laquelle plusieurs niveaux de points mémoire sont superposés.

Toshiba et SanDisk ont également mutualisé leurs efforts pour produire de la Flash « 3D ». Une révolution qu’IBM semblait aussi en passe de réaliser avec la mémoire à changement de phase dite « PCM » (Phase Changement Memory). Un premier prototype avait été dévoilé en mai 2014, jusqu’à 275 fois plus véloce que la flash, beaucoup plus endurant et au temps d’accès considérablement réduit.

Micron lui-même avait livré des puces 3D en octobre 2013. Mais il s’agissait alors de mémoire volatile de type DRAM baptisée « 3D Hybrid Memory Cube HMC ».

Intel et Micron franchissent un cap avec cette mémoire dont le coût est comparable à ceux des autres solutions du marché. Un tarif comparable donc, mais surtout des performances qui laissent coi. Les vitesses de la 3D XPoint sont en effet annoncées comme 1000 fois supérieures à celles de la flash à portes NAND.

L’endurance est aussi augmentée dans le même rapport, tandis que la densité est multipliée par 10. Les temps de latence, cruciaux dans de nombreuses applications, sont aussi réduits considérablement.

« Pendant des décennies, l’industrie a recherché des moyens de réduire les temps de latence entre le processeur et les données, afin d’accélérer l’analyse », déclare Rob Crooke, vice-président et directeur général du Non-Volatile Memory Solutions Group d’Intel. « Cette nouvelle catégorie de mémoires non volatiles atteint cet objectif et constitue une avancée radicale dans le domaine des solutions de stockage et de mémoire. »

Le data center, mais pas que

Actuellement, les serveurs utilisent souvent une grande quantité de mémoire vive pour s’affranchir des temps de latence propres à la mémoire de masse. Avec la 3D XPoint, les systèmes pourraient considérablement réduire cette quantité de mémoire vive, bouleversant considérablement l’architecture des serveurs et leur coût.

Mais la 3D XPoint ne concerne pas uniquement pas le data center. Elle aura un impact dans tous les produits dans lesquels de la mémoire non volatile est utilisée : terminaux mobiles, supercalculateurs, ordinateurs personnels… Tous les domaines sont concernés : du jeu vidéo au médical en passant par l’apprentissage automatique.

Dans le communiqué de presse, Intel et Micron citent l’analyse de grandes quantités de données en temps réel, la détection de schémas de fraude par les commerçants durant les transactions financières… Elle devrait permettre aussi le développement et l’essor de nouvelles applications.

« L’un des défis les plus importants auxquels fait face l’informatique moderne est le délai d’accès du processeur aux données stockées à long terme », déclare Mark Adams, président de Micron. « La nouvelle catégorie de mémoires non volatiles que nous présentons aujourd’hui est une technologie révolutionnaire, qui va permettre un accès rapide à des quantités de données gigantesques, et favorisera l’émergence de nouvelles applications. »

Concrètement, la 3D XPoint exploite une structure tridimensionnelle dans laquelle les points mémoire sont à l’intersection du BL (Bit Line) et du WL (Word Line). Cette structure croisée s’accommode parfaitement de l’empilement, garantissant une plus grande densité.

Les premiers échantillons de la 3D XPoint seront disponibles d’ici la fin de l’année avec une arrivée sur le marché en 2016. Les premières puces offrent un espace de stockage de 128 Go avec un empilement de deux niveaux de mémoire. Les futures générations empileront encore plus de niveaux.

(Crédit photo @Intel & @Micron : NAND)