PCM–память. Ближайшая перспектива или сказочный Эльдорадо?

10 октября 2012, 10:30

Новая технология — PCM-память на фазовых переходах. Внедрится ли она как очередная разновидность запоминающего устройства или полностью перевернет наше представление о модульном построении компьютера?

  • Олег Леонтьев
    Олег Леонтьев WD, инженер по внедрению в России
    Память на фазовых переходах сейчас является весьма перспективной технологией, только-только выходящей на уровень первых производственных образцов.

    Достоинства весьма очевидны и крайне привлекательны — очень высокие скорости, теоретически очень высокая плотность размещения данных и при этом энергонезависимость.

    К сожалению, пока этот тип памяти имеет свои весьма выраженные проблемы, в числе которых и очень жесткие требования по температуре, и постепенное изменение состояния ячеек со временем и, конечно же, высокая стоимость производства.

    Мы считаем, что с преодолением этих проблем PCM-память будет получать все большее распространение в мобильных устройствах и в качестве буферной памяти, сочетая в себе одновременно скорость традиционной DDR-памяти и энергонезависимость Flash-памяти.

    Но крайне маловероятно, что этот вид памяти в ближайшие 10 лет радикально изменит облик компьютеров — процессор, память, накопитель, системная плата, видеоускоритель, все эти модули еще длительное время будут оставаться неизменными «кирпичиками» построения любого компьютера.
  • Михаил Рыбаков
    Михаил Рыбаков Intel Corporation, директор пресс-службы в России и других странах СНГ
    Мы за последние десятилетия так привыкли к «переворотам», что иногда поневоле взываем к ним и перестаем осознавать им цену. На мой взгляд, новый принцип организации компьютерной памяти (да и суть любой новой технологии вообще) — это лишь возможность, которая кажется привлекательной.

    В современной практике она не первая, но и не последняя, не самая лучшая, но и явно не худшая. Все зависит от другого: насколько экономически оправданным будет ее внедрение в массовое производство. Тут слово специалистам по внедрению: скажут свое «ОК» — и продукт появится на рынке.

    Между интересом разработчиков и практическим результатом, достигнутым по мотивам освоения массового производства того или иного изделия, — разница поистине великая.

    Поэтому, как сказано мудрыми, надеяться хочется, но пророчествовать неможется.
  • Антон Банчуков
    Антон Банчуков Dell Россия, специалист по инфраструктурным решениям
    Давайте кратко определимся с тем, какие основные технологии хранения сейчас есть и чем они нас не устраивают:

    1) Для постоянного хранения больших объёмов данных мы используем жёсткие диски, которые встречаются везде — от плееров и ноутбуков до hi-end систем хранения данных и облачных сервисов, типа Amazon. Жёсткие диски используют принцип магнетизма, тоесть единица хранения определяется как намагниченная (1) или размагниченная (0) зона на поверхности диска.

    Эта технология доступна по цене и хорошо освоена, но является слишком медленной для всё возрастающих аппетитов компаний и потребителей. К тому же, механическая основа, чувствительная к физическим воздейвтвиям, габариты и энергопотребление оставляют их за бортом мобильных устройств.

    2) Для работы приложений, будь то в смартфоне или в большой ЭВМ, требуется память с гораздо большей скоростью работы. Сегодня наиболее популярна память типа DRAM, использующая электричество — единица хранения определяется как наличие заряда (1) или его отсутствие(0) в полупроводниковом материале.

    Получается очень компактно и быстро, восприимчива к механническим воздействиям. Расплатой за это становится цена и, самое главное, зависимость от наличия постоянного электропитания — при выключении всё теряется. Из-за цены страдает также объём.

    3) Разумеется, человечество продолжало поиск технологии хранения, чтобы быстро как DRAM и дешёво и объёмно как жёсткие диски. Наиболее популярной стала память типа NAND, использующая похожие элементы, как и DRAM (полупроводниковые структуры) , но позволяющая хранить данные без подачи электричества.

    По цене производства, объёмам и скорости этот тип памяти находится между DRAM и жёсткими дисками. На основе этой памяти делатюся обычные флешки, SSD диски, память для смартфонов и плееров.


    Казалось бы, найдена золотая середина и можно продолжать осваивать технологию NAND и другие из её семейства, но потребителям и этого мало. У флеш-памяти на базе NAND есть два важных недостатка — ограниченность ресурса её работы и низкая скорость записи данных. Из-за этого ей долгое время (анонс состоялся в 1989 году) был закрыт путь на массовый рынок.

    В последние годы проблемы с ресурсом были в основном решены (ассиметричными ответами), а вот скорость записи по-прежнему отстаёт от DRAM. И вот тут мы возвращаемся к PCM-памяти на фазовых переходах. В качестве материала для хранения информации используется халькогенид (что-то вроде стекла, используется, к примеру в CD-RW, DVD-RW), который нагревом можно переводить из кристаллического состояния в аморфное и потом замерять сопротивление (высокое — 1 или низкое — 0).

    Теоретическая скорость работы — близка к DRAM, долговечность — на порядки выше, чем у NAND. Идеальный кандидат на замену NAND в нашей жизни. Но это только в теории. По факту выходит, что из-за особенностей процесса изменения состояния памяти (нагрев ячеек) пока не удаётся достичь стабильной скорости работы при нормальных температурах окружающей среды, да и с долговечностью пока тоже не очень.

    Из-за этого реальные коммерческие товары на базе PCM-памяти начали появляться буквально пару лет назад и без особого шума. Так что, пока не устранены технологические проблемы, она точно не сможет вытенисть уже заслужившую доверие NAND память.

    Однако, есть повод смотреть в будущее с оптимизмом, этим летом учёная группа из одной западной исследовательской лаборатории нашла способ изменять состояние памяти с большой скоростью и при нормальных окружающих условиях, на гигагерцовых частотах.

    Так что остаётся ждать, когда они смогут поставить эту технологию на коммерческие рельсы (могут пройти годы) и мы насладимся моментальной прокруткой в каком-нибудь фильме супер-высокой чёткости на супер-высоко-чётком экране нашего супер-смартфона.