Про память

[Flanger]

Корейские учёные создали гибрид оперативной и флеш-памяти со сверхнизким потреблением

В одном из апрельских номеров журнала Nature вышла статья учёных из Южной Кореи, в которой было рассказано об одной очень перспективной разработке. Открытие можно представить как обнаружение Святого Грааля в области памяти — ячеек, которые одновременно и быстрые как DRAM, и энергонезависимые как NAND. По самым скромным оценкам, новая память потребляет в 15 раз меньше, чем выпускаемые сегодня аналоги, а выпускать её — дешевле некуда. Не память, а мечта.

Слева современная PCM, справа — новая разработка.

Сразу поясним, речь идёт о памяти с фазовым переходом или PCM (phase-change memory). Ячейка PCM представляет собой некий объём вещества, которое может находиться либо в аморфном состоянии, либо в кристаллическом. В первом случае движения электронов в ячейке нет — там настоящий хаос, а во втором — это упорядоченная структура, которая способна проводить ток. От одного к другому состоянию ячейка переходит с помощью локального нагрева, что изначально сложно назвать энергоэффективным решением. Спасают только самые передовые техпроцессы, когда ячейка выходит максимально маленькой, и заказчики, которые готовы, не торгуясь, платить за устойчивую к разным влияниям среды память, например, нечувствительную к радиации.

Теоретически памятью PCM можно считать незаслуженно вычеркнутую из планов Intel память 3D XPoint (Optane), хотя её также можно отнести и к ReRAM или к резистивной памяти. В принципе, суть остаётся той же, и у неё точно те же проблемы — это дорогое производство и плохое масштабирование.

Но списывать PCM со счетов ещё рано. Учёные с Факультета электротехники университета KAIST разработали техпроцесс, в ходе которого PCM-переход образуется электрическим методом (в ходе миграции атомов вещества, по-видимому). Для такого производства не нужны дорогая литография и всё самое лучшее. С помощью нового техпроцесса размеры перехода удалось снизить до 5 нм. И это при том, что производители памяти за 20 с небольшим лет разработки и производства PCM приблизились только к 40-нм ячейкам, используя распространённые в производстве техпроцессы.

Очевидно, что 5-нм ячейка PCM будет потреблять меньше 40-нм. В ходе опытов прототип новой памяти PCM, которая «быстрая, как DRAM и энергонезависимая, как NAND-флеш», показал энергопотребление в 15 раз меньше, чем в случае современных аналогов.

«Разработанное нами устройство памяти с фазовым переходом имеет большое значение, поскольку оно предлагает новый подход к решению проблем при производстве устройства памяти при значительно повышенных производственных затратах и энергоэффективности. Мы ожидаем, что результаты нашего исследования станут основой электронной инженерии будущего, позволяя реализовывать различные продукты, включая трёхмерную вертикальную память высокой плотности и нейроморфные вычислительные системы, поскольку оно открыло возможности выбора из множества материалов», — скромно представили новинку разработчики, которая, в случае успеха, тянет на революцию в области оперативного и долговременного хранения данных.

[Flanger]

Учёные создали энергонезависимую память, которая не портится при нагреве до 600 градусов

Для расширения границ возможностей микроэлектроники для растущих запросов человечества нужны новые компоненты, способные работать как при экстремально низких температурах, так и при экстремально высоких. В первом случае открывается возможность сопряжения классических компьютеров и квантовых платформ. Во втором — появляется путь к работе на экстремальных глубинах, на гиперзвуке и в космосе, например, в системах управления двигателями ракет. И это важно.

Группа учёных из Пенсильванского университета опубликовала в журнале Nature Electronics статью, в которой сообщила о разработке и создании прототипа сегнетоэлектрической энергонезависимой памяти (ferrodiode), способной работать при нагреве до 600 °C в течение 60 часов подряд.

Эта память важна для сочетания с электроникой на основе карбида кремния, который в теории тоже способен выдерживать рабочие температуры до 600 °C включительно. Теоретический предел работы кремниевой электроники составляет 125 °C. Логика на карбиде кремния в сочетании с только что представленной памятью на сегнетоэлектрических диодах позволит создавать относительно производительные вычислительные платформы и даже платформы с ИИ для спуска оборудования на глубину до 100 км под поверхность земли или для работы на поверхности той же Венеры.

Созданный в Университете Пенсильвании 45-нм прототип сегнетоэлектрической энергонезависимой памяти представляет собой синтезированное соединение AIScN (l0.68Sc0.32N). Экспериментальная ячейка памяти была протестирована в лаборатории при нагреве до 600 °C и оставалось работоспособной с напряжением питания ниже 15 В (сохраняла данные после снятия внешнего электрического поля). При этом элемент памяти демонстрировал «быстрое» переключение между состояниями, обещая производительную работу в составе будущих высокотемпературных микроэлектронных решений.

[Flanger]

Компания TeamGroup представила серию оперативной памяти T-Create Expert AI в новом формфакторе LPDDR5X CAMM2

Модули памяти LPDDR5X CAMM2 от TeamGroup станут третьим потребительским вариантом нового стандарта компактной оперативной памяти.

Изначально их будут продавать емкостью 32 ГБ и 64 ГБ.

В линейку вошли модели с частотами 7200 и 6400 МТ/с. Новинки характеризуются низкими таймингами — CL28 и CL24 соответственно.

Модули T-Create Expert AI LPDDR5X CAMM2 будут доступны в объемах 32 и 64 Гбайт. TeamGroup стала третьим производителем после Crucial (принадлежит Micron) и Kingston, который выпустил оперативную память в этом новом формфакторе.

Модули T-Create Expert AI LPDDR5X-7500 CAMM2 и LPDDR5X-6400 CAMM2 обеспечивают пропускную способность 60 и 51,2 Гбайт/с соответственно. Они оснащены тонкими графеновыми пластинами, выполняющими роль радиаторов.

Цены на модули T-Create Expert AI LPDDR5X CAMM2 пока не объявлены. Однако аналогичные модули от Crucial на 32 и 64 Гбайт стоят $179,99 и $329,99 соответственно. Ожидается, что с течением времени цена на модули нового формата снизится, их объем увеличится, а тайминги станут еще ниже.

Формат CAMM2 рассматривается в отрасли как эволюционный шаг в развитии оперативной памяти. Он занимает меньше места в ноутбуке по сравнению с традиционными SO-DIMM модулями, поддерживает более быструю память и обладает повышенной энергоэффективностью.

Lenovo стала первой компанией, выпустившей ноутбук с поддержкой модулей памяти CAMM2. На выставке Computex 2024 ожидается, что другие производители также представят свои решения с этим формфактором.

[Flanger]

Micron начала поставки образцов памяти GDDR7 — серийные чипы появятся до конца года

Американский производитель микросхем памяти Micron Technology выбрал период проведения выставки Computex 2024 на Тайване для своего заявления о начале поставок образцов микросхем GDDR7. Серийные чипы памяти этого поколения будут доступны клиентам компании во второй половине текущего года, причём интерес к ним уже проявила AMD.

Учитывая актуальность сферы искусственного интеллекта, Micron изначально подчёркивает, что память типа GDDR7 может найти применение не только в игровых видеокартах, но и в ускорителях вычислений. В последнем случае пригодится и поддержка ECC, и возросшая до 32 Гбит/с пропускная способность. Память GDDR7 поддерживает до четырёх каналов передачи информации на одну упаковку, что в два раза больше по сравнению с GDDR6. Напряжение питания снижено с 1,35 до 1,2 В, что в совокупности с выпуском GDDR7 по техпроцессу 10-нм класса категории 1β позволяет Micron заявить об улучшении соотношения производительности и энергопотребления на 50 %.

В задачах искусственного интеллекта GDDR7 сокращает задержки на 20 % при создании картинок по текстовому описанию, а пропускная способность по сравнению с GDDR6 увеличивается на 60 % при использовании 384-разрядной шины памяти. В игровых приложениях скорость отрисовки сцены вырастает минимум на 30 % при работе с растровой графикой или методом трассировки лучей, если рассматривать разрешения 1080p, 1440 и 4K.

Компоновочно микросхемы GDDR7 также усовершенствовались по сравнению с GDDR6. По крайней мере, их высота сократилась с 1,2 до 1,1 мм, а переход на более мелкий шаг контактов позволяет увеличить их количество с 180 до 266 штук, хотя GDDR7 может выпускаться и в 180-контактном исполнении. Представители AMD подтвердили, что ведут совместную работу с Micron в сфере игровых решений, но конкретных сроков выхода собственных продуктов с поддержкой GDDR7 называть не стали. Высока вероятность того, что GDDR7 будет активно применяться в системах активной помощи водителю, поскольку они требуют работы с искусственным интеллектом, а эта память для него приспособлена лучше предшественниц.

[Flanger]

Китайские учёные создали основу для идеальной энергонезависимой памяти без износа

Сегодня даже самая передовая энергонезависимая память имеет ограничения на количество циклов перезаписи. Для домашнего использования это не критично, тогда как во множестве отраслей скорость износа памяти имеет решающее влияние на безопасность и бюджет. Группа учёных из Китая начала поиск материалов для энергонезависимой памяти с нулевым износом. Это многое изменило бы в отрасли и в мире. На днях появилась информация о прорыве.

Как сообщили в своей статье в журнале Science исследователи из Нинбоского института материаловедения и инженерии Китайской академии наук (CAS), Университета электронных наук и технологий Китая в Чэнду и Университета Фудань в Шанхае, созданный ими материал для энергонезависимой памяти после миллиона циклов перезаписи в лабораторных условиях показал нулевой износ. Это прорыв, заявили исследователи. Потенциально память на основе нового материала может работать едва ли не вечно.

Следует сказать, что учёные использовали популярный среди исследователей сегнетоэлектриков материал — дисульфид молибдена. Точнее, его модификацию под названием 3R-MoS2. Сегнетоэлектрики действительно меньше подвержены износу в процессе записи и хранения данных. Эффект гистерезиса (памяти) в таких материалах проявляется в изменении поляризации кристаллической ячейки, чем можно управлять с помощью внешнего электромагнитного поля. Физическое воздействие на материал минимальное, но, всё же, оно есть. Сегнетоэлектрическая память также со временем ухудшает свои свойства и с этим нужно работать.

Как выяснили китайские учёные, в ухудшении характеристик сегнетоэлектрической памяти — в проявлениях так называемой сегнетоэлектрической усталости — виноваты дефекты, вернее, процесс накопления дефектов. Они как мелкая галька в морской волне собираются в кучки и увеличивают их в размерах. Поэтому все силы учёных в новом исследовании были направлены на поиск решения замедлить или предотвратить накопление этих дефектов.

В результате поиска с привлечением машинных алгоритмов (ИИ), исследователи создали с использованием 3R-MoS2 слоистый «скользящий» материал, который не накапливал дефектов в процессе перезаписи. По крайней мере, после миллиона циклов материал не проявил ухудшения характеристик. Более того, материал оказался очень тонким — порядка одного нанометра. Это означает, что ячейки памяти могут быть очень и очень маленькими. Современная сегнетоэлектрическая память не может похвастаться маленькими ячейками и поэтому страдает от низкой плотности.

Нетрудно представить, как преобразится отрасль, например, искусственного интеллекта и супервычислений, если память в компьютерах не будет иметь износа. В свете начавшейся технологической войны США и Китая — это такой фактор, который невозможно переоценить.

[Flanger]

Micron начала рассылку образцов модулей памяти DDR5-8800 MRDIMM
 

Компания Micron Technology объявила о старте рассылки образцов модулей памяти DDR5 MRDIMM (Multiplexed Rank Dual Inline Memory Module), специально разработанной для приложений ИИ и HPC. По сравнению с обычными RDIMM у модулей MRDIMM до 39 % выше пропускная способность памяти, на 15 % выше эффективность работы шины и до 40 % ниже задержка. MRDIMM-модули будут иметь ёмкость 32, 64, 96, 128 и 256 Гбайт. Модули памяти обеспечивают скорость передачи данных 8800 МТ/с и выпускаются в двух форматах: стандартной и увеличенной (TFF, Tall Form Factor) высоты, которые подходят для серверов высотой 1U и 2U. Благодаря улучшенной конструкции модулей TFF температура DRAM снижается до 20 °С при той же мощности и потоке воздуха, обеспечивая более эффективное охлаждение в ЦОД и оптимизируя общее энергопотребление системы для рабочих нагрузок с интенсивным использованием памяти.

[Flanger]

JEDEC раскрыл детали о будущих модулях памяти DDR5 MRDIMM и LPDDR6 CAMM для высокопроизводительных вычислений и ИИ

Комитет стандартизации полупроводниковой продукции (JEDEC) сегодня раскрыл ключевые подробности о будущих стандартах модулей памяти DDR5 MRDIMM (Multiplexed Rank Dual Inline Memory Module) и LPDDR6 CAMM (Compression-Attached Memory Module). Ожидается, что новые модули произведут революцию в отрасли благодаря беспрецедентной пропускной способности и объёму памяти.

Стандарт JEDEC MRDIMM обеспечивает вдвое большую пиковую пропускную способность по сравнению со стандартной DRAM, позволяя приложениям достигать новых уровней производительности. Он поддерживает те же функции ёмкости, надёжности, доступности и удобства обслуживания, что и JEDEC RDIMM. Пропускная способность памяти возрастёт до 12,8 Гбит/с. Предполагается, что MRDIMM будет поддерживать более двух рангов с использованием стандартных компонентов DIMM DDR5, обеспечивающих совместимость с обычными системами RDIMM.

Модули DDR5 MRDIMM представляют собой инновационную и эффективную конструкцию, позволяющую повысить скорость передачи данных и общую производительность системы. Мультиплексирование позволяет объединять и передавать несколько сигналов данных по одному каналу, эффективно увеличивая полосу пропускания без необходимости дополнительных физических соединений. Другие запланированные функции включают в себя:

Совместимость платформы с RDIMM для гибкой настройки пропускной способности конечного пользователя.
Использование стандартных компонентов DIMM DDR5, включая DRAM, форм-фактор и распиновку DIMM, SPD, PMIC и TS для простоты внедрения.
Эффективное масштабирование ввода-вывода с использованием возможностей логического процесса RCD/DB.
Использование существующей экосистемы LRDIMM для проектирования и тестирования инфраструктуры.
Поддержка масштабирования нескольких поколений модулей.
Сообщается о планах по созданию модулей памяти формфактора Tall MRDIMM, который обеспечит более высокую пропускную способность и ёмкость без изменений в упаковке DRAM. Этот более высокий формфактор позволит установить в два раза больше однокристальных корпусов DRAM без необходимости использования корпуса формата 3DS.

В качестве развития стандарта JESD318 CAMM2 разрабатывается стандарт модуля следующего поколения LPDDR6 CAMM, рассчитанный на максимальную скорость более 14,4 ГТ/с. Модуль будет использовать 48-битный канал, состоящий из двух 24-битных подканалов и оснащаться разъёмом, что исключит необходимость распайки на материнской плате. Память LPDDR характеризуется сниженным энергопотреблением по сравнению с обычными модулями ОЗУ и, как правило, применяется в компактных и тонких ноутбуках, а также в смартфонах и планшетах.

Эти проекты в настоящее время находятся в разработке в Комитете JC-45 JEDEC по модулям DRAM. JEDEC призывает компании присоединиться и помочь сформировать будущее стандартов JEDEC. Членство предоставляет доступ к предварительным публикациям предложений и даёт раннюю информацию об активных проектах. Всего в JEDEC зарегистрировано 332 компании, которые в том или ином виде используют принятые организацией спецификации различных видов оперативной памяти.

[Flanger]

MSI продемонстрировала прототипы модулей памяти CAMM2 для настольных систем

Изначально стандарт CAMM продвигался компанией Dell, чтобы заменить модули SO-DIMM для ноутбуков, но в своём втором поколении такая память готовится прописаться и в настольных системах, что и доказала MSI в своей недавней трансляции. Представители тайваньской марки показали прототипы модулей памяти типа CAMM2 для настольных систем.

Использование модулей CAMM2 в настольной системе вынуждает производителя серьёзно переработать компоновку материнской платы. Особенность CAMM2 заключается в том, что такой модуль памяти устанавливается «плашмя» на материнскую плату, и ему нужно чуть больше пространства на её поверхности, чем паре модулей DIMM. Зато единственный модуль CAMM2 обеспечивает работу памяти в двухканальном режиме, и с этой точки зрения наблюдается некоторая экономия. Для установки CAMM2 на материнскую плату необходимо воспользоваться отвёрткой, поскольку он прикручивается к ней винтами через резьбовые стойки.

 

При желании модули памяти CAMM2 можно оснастить теплораспределителем, и даже снабдить его регулируемой подсветкой, но для этого придётся тянуть к памяти отдельный кабель. Такой вариант расположения модуля памяти в какой-то мере улучшает условия циркуляции воздуха в районе процессорного разъёма, но вот крупный 24-контактный разъём питания материнской платы из-за него приходится переносить в другое место. MSI расположила его над процессорным разъёмом, в «северной» части материнской платы. Представители MSI также подчеркнули, что модули CAMM2 устраняют недостаток модулей DIMM, который с ростом ёмкости теряли в номинальной производительности. Модули CAMM2 дешевле в производстве и обеспечивают более высокое быстродействие. Правда, это справедливо лишь для условий массового выпуска, а пока настольные CAMM2 будут оставаться дефицитным товаром, на низкие цены рассчитывать не придётся. Такая память может прописаться в настольных системах к концу года, когда производители предложат материнские платы очередного поколения.

[Flanger]

Neo Semiconductor придумала память 3D X-AI, которая умеет обрабатывать ИИ-нагрузки без GPU

Компания NEO Semiconductor представила чипы 3D X-AI, призванные заменить память HBM, которая используется в современных ускорителях на базе графических процессоров. Память типа 3D DRAM имеет встроенный модуль обработки ИИ, который принимает на себя потоки данных, не требующие математических вычислений. Это способствует решению проблемы, связанной с шириной шины между процессором и памятью, помогая повысить производительность и эффективность систем ИИ.

В основе чипа 3D X-AI располагается слой нейронной схемы, на котором обрабатываются данные из 300 слоёв памяти на том же кристалле. Плотность памяти на компоненте в восемь раз превышает аналогичный показатель текущей HBM, а 8000 нейронных схем обеспечивают 100-кратный рост производительности за счёт обработки данных прямо в памяти. Плюсом к тому радикально уменьшается объём передаваемых через интерфейс данных и загрузка GPU, за счёт чего потребление энергии ускорителем снижается на 99 %.

«Существующие чипы для ИИ впустую расходуют значительные ресурсы производительности и мощности из-за архитектурной и технологической неэффективности. Чипы ИИ сегодняшней архитектуры хранят данные в HBM и делегируют выполнение всех вычислений графическому процессору. Эта архитектура разделённых хранения и обработки данных неизбежно превращает шину в узкое место в аспекте производительности. Передача огромных объёмов данных через шину сокращает производительность и очень увеличивает потребление энергии. 3D X-AI может осуществлять обработку данных ИИ в каждом чипе HBM. Это может значительно сократить объём данных, передаваемых между HBM и графическим процессором, чтобы повысить производительность и существенно снизить потребление энергии», — рассказал основатель и гендиректор NEO Semiconductor Энди Сю (Andy Hsu).

Один кристалл 3D X-AI имеет ёмкость 128 Гбайт и предлагает скорость обработки данных ИИ 10 Тбайт/с. Двенадцать кристаллов в одном корпусе HBM могут обеспечить объём в 1,5 Тбайт памяти с пропускной способностью 120 Тбайт/с. Разработчики оборудования для обработки ИИ изучают решения, способные повысить их пропускную способность и скорость работы — полупроводники становятся быстрее и эффективнее, а шина между компонентами часто оказывается узким местом. Intel, Kioxia и TSMC, например, работают над оптическими технологиями, призванными ускорить связь между компонентами на материнской плате. Перенеся часть обработки рабочей нагрузки ИИ с графического процессора в HBM, решение NEO Semiconductor может сделать ускорители намного эффективнее, чем сегодня.

[Flanger]

Samsung готовится начать поставки модулей памяти с интерфейсом CXL в текущем полугодии

Менее крупная компания SK hynix смогла занять лидирующие позиции на мировом рынке памяти типа HBM, но Samsung Electronics надеется компенсировать это за счёт вероятного лидерства в сегменте оперативной памяти с интерфейсом CXL, которая начнёт использоваться в серверных системах в ближайшие годы. Свои решения в этой сфере Samsung готова начать поставлять уже в текущем полугодии.

Как поясняет Nikkei Asian Review, стандарт CXL является открытым и продвигается с 2019 года, а Samsung Electronics является единственным производителем памяти, состоящим в профильном консорциуме. Это позволяет компании рассчитывать на первенство в продвижении модулей памяти с интерфейсом CXL на рынок. Samsung продемонстрировала первый модуль памяти такого типа ещё в 2021 году, а в июне сообщила о создании опытной инфраструктуры для испытания этой памяти, сертифицированной разработчиком программного обеспечения Red Hat.

По мнению представителей Samsung, рынок памяти с интерфейсом CXL начнёт развиваться между 2027 и 2028 годами. Аналитики Yole Group считают, что к тому времени ёмкость этого сегмента вырастет с прошлогодних $14 млн до $16 млрд. Сейчас заинтересованные в продвижении стандарта CXL компании ведут работу по снижению производственных затрат и формированию инфраструктуры для массового производства соответствующих модулей памяти. Формально, внедрение CXL позволит увеличить объём поддерживаемой одной серверной системой оперативной памяти в десять раз. Во многих случаях это позволит масштабировать производительность серверных систем без физического увеличения количества установленных стоек. Samsung решительно настроена конкурировать за лидирующие позиции на рынке памяти с интерфейсом CXL, но SK hynix и Micron Technology также не обделяют вниманием соответствующий стандарт. В развитии серверных систем CXL и HBM будут играть дополняющие роли.

 

[Flanger]

Asus придумала, как улучшить разъёмы DDR5 DIMM для увеличения стабильных частот памяти

Технология оперативной памяти DDR5 не стоит на месте. Производители пытаются выжать из неё максимальные показатели быстродействия. Доступные в продаже современные модули DDR5 уже предлагают скорости до 8000 МТ/с и даже выше. По этому случаю компания Asus представила новую реализацию слота DIMM, NitroPath DRAM Technology, предназначенную для повышения качества передачи сигнала между CPU и ОЗУ, а также повышающую надёжность самих разъёмов DIMM.

Как указано в официальном блоге Asus, технология NitroPath DRAM улучшает работу ОЗУ благодаря новой схеме маршрутизации. За счёт использования более коротких позолоченных контактов внутри разъёма снижается уровень шума передаваемого сигнала. В сочетании с оптимизированными маршрутами сигнала внутри материнских плат между CPU и модулями памяти технология NitroPath DRAM обеспечивает повышение разгона ОЗУ с прибавкой до 400 МТ/с.

Технология NitroPath DRAM также подразумевает усиление самих разъёмов DIMM, что увеличивает их долговечность. Производитель улучшил прочность разъёмов на боковую нагрузку при установке (до 20 %) и демонтаже модулей памяти (до 25 %), так и фиксацию разъёмов на материнской плате (на 57 %) по сравнению с обычными разъёмами DIMM.

Первыми платами Asus, получившими разъёмы DIMM с технологией NitroPath DRAM стали представленные сегодня флагманские модели ROG Crosshair X870E Hero и ROG Strix X870E-E Gaming WIFI для процессоров Ryzen 9000.