2017年08月24日 05時00分 UPDATE
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主要ベンダーと製品も紹介いまさら聞けない次世代メモリ技術「3D XPoint」とは (1/2)

IntelとMicron Technologyが共同開発した次世代メモリ/ストレージ技術「3D XPoint」。両社によれば、DRAMとNANDフラッシュメモリの間を埋める新しい技術になるという。

[Margaret Rouse,TechTarget]
Intel初の3D XPointベースのOptane SSD《クリックで拡大》

 IntelとMicron Technologyは、次世代メモリ/ストレージ技術の「3D XPoint」を共同で開発した。

 だが3D XPointを採用した製品については別々に開発し、独自のブランド名で販売している。

3D XPointメモリの仕組み

 IntelとMicronが2015年に3D XPointを発表した際、この技術はNANDフラッシュメモリと比べて速度と耐久性を1000倍まで向上でき、記録密度はDRAM(Dynamic Random Access Memory)の10倍という触れ込みだった。初期の3D XPoint製品は実際、NANDフラッシュよりも高速で耐久性が高く、DRAMより高密度ではあるが、両社が当初発表した性能レベルには達していなかった。

 3D XPointは高速な読み出し速度を実現する相変化メモリ技術を利用しており、NANDフラッシュとはアーキテクチャが異なる。トランジスタを使用しない独自のクロスポイント構造を採用し、電流を読み取るセレクターとデータを表すメモリセルを対にして、信号線が立体交差する部分に垂直に配置する。セルの素材は不明だが、各セルには上下の信号線に流す電流によって個別にアクセスが可能だ。記録密度を向上させるために、3D XPointのセルは3次元(3D)方向に積層できる。

 各セルには1ビットのデータを格納する。電流によってセル材料の性質が変化し、セルの抵抗値が変わることを利用して、「0」か「1」かを表す仕組みだ。セルは電気的に高抵抗か低抵抗のどちらかの状態となり、その抵抗値に基づいて「0」か「1」かが決まる。セルには永続性があるので、電源を切っても記録した内容は消えない。

 データの読み書きは、各セレクターに送る電圧を変えることで実行する。書き込みの場合は、ある一定量の電圧をセルとセレクターの周囲の信号線に印加する。するとセレクターがオンとなり、セルに電流が流れ、セルの抵抗値が変化するという仕組みだ。読み出しの場合は、別の量の電圧を印加し、セルが高抵抗状態にあるか低抵抗状態にあるかを判断する。

 3D XPointはデータをビット単位で書き込める点で、NANDフラッシュよりも優れている。NANDフラッシュはブロック単位でいったんデータを消去しなければ、データを書き込むことができない。そのため理論的には、3D XPointの方がNANDフラッシュよりも高い性能と低消費電力を実現できる。

主要なベンダーと製品

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