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3D XPoint Technologie: 1000mal schneller als SSD

3D Xpoint

Im Juli diesen Jahres von Intel und Micron angekündigt, verspricht die neue 3D XPoint Technologie (ausgesprochen „3D Crosspoint“) – ein nicht-flüchtiger Speicher, und in direkter Konkurrenz zu SSD (Flash oder NAND Speicher) – 1000 Mal schneller zu sein und eine 1000 Mal höhere Haltbarkeit zu haben und das bei einem erschwinglichen Preis. Die Massenproduktion ist für das Jahr 2016 geplant. Um von der neuen Technologie zu profitieren muss die Computer-Architektur entsprechend geändert werden.

Die High-Speed-Entwicklung in der digitalen Welt wird nicht aufhören. Mit Zugriffsgeschwindigkeiten auf Daten, die 1000 Mal höher sind als die bei SSDs, die bereits selber schon 100 Mal schneller als traditionelle magnetische Festplatten sind, wird die Einführung der neuen Technologie nicht nur neue Anwendungen und Zugriffe auf riesige Datenmengen ermöglichen, sondern auch eine noch konsistentere Durchführung von High-Tech-IT-Dienstleistungsprojekten. Zunächst wird sich die Computer-Architektur grundlegend ändern müssen, weil diese Speicher, obwohl sie ähnliche Leistungswerte wie die flüchtigen DRAM-(Arbeits-)Speicher aufweisen, als ausgewiesener Massenspeicher eine 10 Mal so hohe Dichte auf der gleichen Fläche aufweisen.

Wie funktioniert der neue Speicher?

Der Schlüssel zur neuen Technologie liegt in der Adressierung und in der Kontroll-Architektur der Speicherzellen. Es bleibt beim Einsatz von elektronischen Komponenten auf Silizium-Basis, aber dieses Mal besteht keine Notwendigkeit einen Transistor für jeden Bereich einer einzelnen oder mehrerer Zellen einzusetzen (das unterscheidet die neue Technologie von SLC, MLC oder TLC-Speichertypen auf dem Markt). Diese einfache Änderung ermöglicht eine Verzehnfachung der Speicherdichte auf der einzelnen Fläche.

Wenn diese Technologie 3D XPoint genannt wird, ist das deshalb so, weil die Zellen, bestehend aus einem Speicherwert-Wähler und einem Speicher-Bit, in mehreren Schichten gestapelt werden und die dabei von Adressierungsleitungen zwischen ihnen getrennt sind. Bei ihnen handelt es um die Spannung, die an jeder Zelle angelegt wird und die bestimmt, ob es sich um einen Lesevorgang handelt oder ob eine Veränderung des Zustands „O“ oder „1“ durchgeführt werden soll.

 

XPoint 2XPoint 3

 

XPoint 4

Bei dieser Logik wird, durch das Eliminieren des Transistors für jede einzelne Zelle und das Bündeln von Tausenden von Zellen (für jede Schicht) in Form eines Schalters, die Architektur stabiler als bisher und ist daher auch langlebiger. Darüber hinaus, laut Aussage von Intel, verringert die Technologie die Latenzwirkung um einen Faktor von ungefähr 1000: Wir sprechen bei SSD-NAND von einigen Zehntel-Mikrosekunden und einige Zehntel-Nanosekunden bei 3D XPoint.

Schließlich hat die 3D XPoint Architektur keine Ähnlichkeit mit der NAND-Flash Technologie, die bei SSDs verwendet wird. Diese kann zwar für die Herstellung von Festplatten im gewohnten Format für alle „alten“ Computer-Architekturen genutzt werden, aber nie in der Lage sein die 2D-Grafikverarbeitung und 3D-Bearbeitung zu beschleunigen, besonders bei den 3D-Anwendungen, die heute schon enorme Ansprüche stellen. Gerade für diesen Einsatzbereich wird sich noch einiges schnell ändern, sodass es möglich ist mehr Schichten übereinander zu stapeln und dadurch die Oberflächendichte zu vervielfachen. Die Prozessor-Architektur sollte ebenfalls bald folgen, sodass die Logik von sehr leistungsfähigen 3D Grafikprozessoren auf das Motherboard (mit der CPU) integriert werden kann und sehr leistungsfähige neue Generationen von Maschinen- und Spielkonsolen entstehen werden.

Bildnachweis: Intel & Micron