PCM od IBM tańszą alternatywą dla DRAM?
Tańsza alternatywa dla DRAM właśnie zrobiła krok w kierunku data center klasy enterprise. Wszystko dzięki zaprezentowanemu przez IBM sposobowi na zagęszczenie zapisu pamięci PCM.
PCM (phase-change memory) to jedna z kilku opracowywanych obecnie technologii, której celem jest osiągnięcie szybszego zapisu niż w przypadku pamięci flash i ceny niższej od DRAM. Dzięki PCM możliwe będzie przyśpieszenie dostępu do danych przy jednoczesnym zmniejszeniu kosztów. Zanim jednak do tego dojdzie konieczne jest sprostanie kilku wyzwaniom.
Jednym z nich jest gęstość zapisu. Według przedstawicieli IBM udało się osiągnąć nowy rekord w tym zakresie – opracowana wersja PCM może pomieścić 3 bity na każdej komórce. To o 50% więcej w porównaniu z zaprezentowaną w 2011 roku, dwubitową odsłoną. Większa gęstość zapisu pozwala na uzyskanie jeszcze większej wydajności tego - wciąż dość kosztownego - rozwiązania.
Na rynku znajduje się kilka nowych produktów PCM, jednak wciąż jest to dość niewielka skala. Według Jima Handy, analityka Objective Analysis, zmiana uzyskana przez IBM może stać się drogą do większego sukcesu tej technologii. "Na razie rozwiązanie to pozostaje opcją droższą od DRAM, więc brakuje argumentów za jego wykorzystaniem", dodał Handy.
PCM działa zmieniając w kryształy podobną do szkła, bezkształtną w formie substancję, wykorzystując do tego celu ładunki elektryczne. Tak jak w przypadku NAND flash, dane przechowywane są także gdy urządzenie jest wyłączone co jest niemożliwe dla DRAM. Tym co według IBM odróżnia PCM od NAND flash jest szybsza reakcja na żądanie danych: dla PCM jest to mniej niż jedna mikrosekunda przy 70 mikrosekundach potrzebnych DRAM. PCM to także dłuższa żywotność – co najmniej 10 milionów cykli zapisu przy około trzech tysiącach cykli standardowego sticka flash USB.
Jak stwierdził Handy, trzybitowa pamięć PCM mogłaby być używana jako szybszy poziom storage’u w ramach macierzy, w tym w rozwiązaniach typu all-flash, dzięki czemu najczęściej wykorzystywane dane docierałyby do aplikacji szybciej. Inną propozycją jest zastępowanie nią w częściach systemów pamięci DRAM, co zmniejszyłoby koszty technologii takich jak bazy danych in-memory.
Indywidualni konsumenci także mogliby odnieść korzyści z wprowadzenia tego rodzaju rozwiązania. Uruchomienie smartphone’a z systemem operacyjnym umieszczonym na trzybitowej pamięci PCM trwałoby jedynie kilka sekund.
Obszar rynku między pamięcią a storage’m typu flash jest popularnym wśród producentów miejscem. Intel i Micron celują w nie ze swoim rozwiązaniem 3D Xpoint. Inne technologie z tego obszaru to RRAM (resistive RAM), MRAM (magnetoresistive RAM) i Memristory.
Tak jak w przypadku 3D Xpoint, trzybitowy PCM może znaleźć drogę do sukcesu dzięki wsparciu producenta procesorów, powiedział Handy. Intel pracuje nad współpracą 3D Xpoint z x86, podczas gdy IBM zamierza wykorzystać swoją architekturę Power. Tego typu związki mają kluczowe znaczenie dla produkcji na dużą skalę, dzięki której koszt nowych technologii maleje.
IBM opracował dwie innowacyjne funkcje, aby umożliwić odpowiednie działanie nowej formy PCM. Jedną z nich jest zdolność przystosowania do tzw. "driftu", który stopniowo może zmniejszać zdolność pamięci do przechowywania odpowiednich wartości. Druga funkcja niweluje wpływ wywierany na PCM przez ciepło, co pozwala na bezawaryjne wykorzystywanie technologii w standardowych temperaturach systemowych.
Innym elementem układanki jest znalezienie sposobu na dostarczenie danych do procesora bez zmniejszenia ich prędkości na drodze do celu. IBM stawia w tym przypadku na CAPI (Coherent Accelerator Processor Interface), protokół stosowany przez firmę w serwerach bazujących na systemach Power. CAPI pracuje na fizycznym interfejsie PCIe.
IBM nie przewiduje kiedy dokładnie trzybitowa wersja PCM trafi do masowo produkowanych systemów - częściowo ze względu na konieczność znalezienia partnera produkującego pamięć (przy poprzedniej wersji firma współpracowała z SK Hynix). Najprawdopodobniej na pełną dostępność tego rozwiązania trzeba będzie poczekać od dwóch do trzech lat.