В Micron намерены представить новейшую графическую память GDDR6 к концу текущего года, и киберспорт должен стать одним из главных стимулов к реализации этих планов.

Компания стремится ускорить выпуск GDDR6, чтобы обеспечить соответствие характеристик графической памяти растущей мощи ПК и игровых консолей. Память GDDR6 будет значительно быстрее своей предшественницы, GDDR5X, которая уже начала появляться в графических платах. Ранее Micron планировала представить GDDR6 в следующем году.

«Виртуальная реальность тоже подталкивает производителей ПК к их модернизации, но не так сильно, как игры и киберспорт, ставшие главными движущими силами развития новых технологий графической памяти», – отметил вице-президент подразделения компьютерного и сетевого бизнеса Micron Том Эби.

Ожидается, что к концу текущего десятилетия за соревнованиями по киберспорту будут следить около 500 млн человек. Игровые ПК сейчас обновляются через каждые три года, тогда как в последнее время цикл их обновления увеличился до пяти лет.

«В Северной Америке к примеру, крупные соревнования по киберспорту пользуются сейчас большей популярностью, чем любые другие профессиональные турниры за исключением Super Bowl», – добавил Эби.

«Пользователи хотят получить более высокую производительность и уменьшить задержки, чтобы повысить качество графики на своих ПК и игровых консолях, – пояснил Эби. – Память GDDR предназначена для компьютеров массового рынка. Но сроки появления графических плат с памятью GDDR6 пока не определены».

Компания Micron будет выпускать чипы GDDR6 и уже организовала производство памяти GDDR5X. В дальнейшем память GDDR5X планируется использовать в качестве замены GDDR5 в недорогих продуктах.

В большинстве графических плат установлена память GDDR, но существуют и другие технологии графической памяти, например, HBM (high-bandwidth memory), используемая в AMD Radeon R9 Fury X, и более новая HBM2, применяемая в Nvidia Tesla P100. Производством HBM2 занимаются компании Samsung и SK Hynix, но стоит эта память дороже, чем GDDR.

GDDR6 могла бы найти применение в сетевых коммутаторах и маршрутизаторах, которые сейчас иногда оснащают памятью GDDR5. Эта технология будет использоваться и в области высокопроизводительных вычислений при решении задач машинного обучения.

Виртуальная реальность и игры меняют подходы к построению ПК и стимулируют разработку новых видов памяти для графических процессоров.

В ходе презентации, проходившей на конференции Hot Chips, представитель Samsung Чин Ким заявил, что память GDDR6, которая должна прийти на смену GDDR5, используемой сегодня в большинстве графических процессоров, планируется создать к 2018 году.

GDDR6 будет отличаться более высокой производительностью и эффективностью энергопотребления. Ее пропускная способность составит около 14 Гбит/с, тогда как у нынешней GDDR5 она ограничена 10 Гбит/с.

Несмотря на обозначенные сроки вывод на рынок новой графической памяти займет немало времени, так что оценки Samsung могут оказаться чересчур оптимистичными. Для GDDR6 придется разрабатывать новые графические процессоры. Все компоненты необходимо проверить и протестировать, что также потребует определенного времени.

Приложения виртуальной реальности и игры, стремясь улучшить графику, подвергают графические чипы серьезной нагрузке. Шлемы виртуальной реальности Oculus Rift и HTC Vive работают только с графическими процессорами старшего класса. Ожидается, что GDDR6 поможет увеличить быстродействие при одновременном сокращении энергопотребления.

Необходимость увеличения производительности приводит к изменению графических процессоров. Новые типы памяти HBM (High-Bandwidth Memory) и GDDR5X с увеличенной пропускной способностью уже начинают появляться в новейших графических чипах AMD и Nvidia.

Графические процессоры с HBM и другой новой памятью стоят очень дорого. А GDDR6 (как и GDDR5) могла бы найти применение в менее дорогих графических устройствах. Кроме того, графические процессоры гораздо проще перевести с GDDR5 на GDDR6 или GDDR5X, чем на HBM, которая переопределяет всю подсистему памяти.

Понятно, что компания Samsung постарается использовать свой авторитет для продвижения GDDR6, в то время как ее конкурент Micron будет отдавать предпочтение GDDR5X. Графический процессор Nvidia GeForce GTX1080 использует память GDDR5X. Samsung поддерживает также и HBM.

Производительность графических процессоров растет, и им требуется более быстрая память. Память с высокой пропускной способностью помогает обрабатывать графику быстрее, пересылая ее оперативной памяти, центральному процессору и подсистеме хранения через быстрые соединения: Nvidia NVLink или шину PCI-Express 4.0, работа над которой должна завершиться в ближайшем будущем.

Совершенствование производственного процесса также порождает потребность в новой графической памяти. Новейшие графические процессоры с архитектурами Nvidia Pascal и AMD Polaris выпускаются по новым технологиям, к числу которых относится и FinFET – трехмерная структура размещения чипов.

Для таких новых структур разрабатывается новая память HBM и GDDR6, тогда как память GDDR5 проектировалась для старых графических процессоров, использующих производственные технологии, которые не предусматривают никаких вертикальных стеков.

Корпорация Intel будет не единственным игроком, который сможет заработать на продажах сверхбыстрых твердотельных накопителей, созданных на базе энергонезависимой технологии хранения нового поколения 3D Xpoint. Поставками продуктов, созданных на базе технологии, которую предлагает Micron, займутся и другие компании.

О своих планах в отношении 3D Xpoint в Micron рассказали на конференции Flash Memory Summit, проходившей в Санта-Кларе. Intel и Micron придерживаются разных путей вывода 3D Xpoint на рынок. Intel начнет самостоятельно продавать свои собственные твердотельные накопители 3D Xpoint и модули памяти DIMM, в то время как Micron собирается налаживать поставки через партнеров.

Твердотельные накопители и микросхемы DRAM, созданные на базе технологии 3D Xpoint, будут работать гораздо быстрее, а их распространение приведет, по сути, к объединению рынков устройств хранения и памяти. В Intel утверждают, что память 3D Xpoint обладает на порядок более высокой плотностью по сравнению с DRAM, а флеш-накопители, построенные на базе этой технологии, позволят добиться десятикратного прироста производительности.

Технология 3D Xpoint совместно разрабатывалась Micron и Intel. В Intel уже начали поставлять твердотельные накопители 3D Xpoint участникам тестовых испытаний, а первые устройства для настольных компьютеров старшего класса планируется выпустить до конца текущего года.

«Первоначально наша компания планировала применять технологию 3D Xpoint в твердотельных накопителях корпоративного класса в силу высокого спроса на быстрые подсистемы хранения со стороны ЦОД, – сообщил вице-президент Micron Джон Картер, курирующий направление развивающихся технологий памяти и устройств хранения. – Мы не собираемся осуществлять прямые поставки клиентам, предпочитая действовать через партнеров, которые уже успели хорошо себя зарекомендовать и имеют устойчивые связи на рынке средств хранения. Имя первого такого партнера будет названо через три-четыре месяца, а готовые продукты появятся на рынке в середине или конце 2017 года».

Твердотельные накопители Micron 3D Xpoint будут выпускаться под маркой QuantX. Это позволит отличать их от аналогичной продукции Intel, которой присвоена марка Optane.

На начальном этапе Micron будет производить твердотельные накопители емкостью от 200 Гбайт до 1,4 Тбайт, подключаемые к слотам PCI-Express. Затем ее продукты начнут оснащаться более компактными разъемами m.2. Твердотельные накопители 3D Xpoint, созданные на базе технологии Micron, будут представлены на конференции Flash Memory Summit.

Новые накопители позволят добиться существенного прироста производительности и будут устанавливаться во флеш-массивы и серверы.

Твердотельные накопители Micron 3D Xpoint начнут продаваться по довольно высокой цене. В настоящее время Micron не планирует выходить на потребительский рынок, на который нацелена Intel.

«Не думаю, что на массовом рынке мы сможем заработать много денег, – заметил Картер. – Наибольший выигрыш от использования устройств QuantX получат аналитические системы и приложения баз данных. Целевыми клиентами для накопителей QuantX станут компании из информационной и развлекательной, а также нефтегазовой отрасли. Intel и Micron могут конкурировать между собой, а могут стать фантастическими партнерами, продолжая взаимодействовать друг с другом, снижая себестоимость производства и масштабируя технологию 3D Xpoint. Корпорация Intel наряду с партнерами Micron также может внести свою лепту в подготовку серверов и массивов, развернутых в ЦОД, к интеграции устройств, созданных на базе технологии 3D Xpoint».

На конференции Intel Developer Forum в Китае состоялась демонстрация возможностей 3D Xpoint Optane — энергонезависимой памяти нового типа, разрабатываемой Intel совместно с Micron. На сцене присутствовали два компьютера, соединенных с внешними накопителями интерфейсом Thunderbolt 3. Первая пара устройств содержала SSD на флеш-памяти NAND, — вторая на памяти Optane. Передача файла размером 25 Гбайт от ПК к накопителю в первом случае заняла 15 секунд, во втором — 60 секунд.

Правда, как пишет PC World, в ПК с NAND накопитель подключался по шине SATA, а вот какой интерфейс использовался для Optane, неизвестно, — возможно, гораздо более быстрый PCIe.

В Intel рассказали о конструкции Optane: ячейки-«колонны» из двух частей — сам бит и селекторный элемент, — «стоящие» на проводниках такой же ширины и покрытые проводниками, проложенными перпендикулярно нижним; для выбора конкретной ячейки используется соответствующая пара проводников сверху и снизу; запись и считывание выполняются путем приложения разного напряжения. Правда, материал и конкретный принцип действия памяти в корпорации не уточнили.

В Intel также объявили, что ее память 3D NAND, подготавливаемая к выпуску, позволит создавать SSD такой плотности, что стоечный «одноюнитовый» сервер получит пространство хранения в петабайт.

В последние три года цены на твердотельные накопители массового потребления неуклонно снижались. Ожидается, что к 2017 году они приблизятся к 11 центам за гигабайт, что уже вполне сравнимо с ценами на жесткие диски.

Падение цен привело к росту распространения твердотельных накопителей (Solid State Drive, SSD) в компьютерах. В отчете исследовательской компании DRAMeXchange, говорится, что в нынешнем году твердотельными накопителями было оснащено примерно 24-25% всех ноутбуков.

По словам старшего менеджера DRAMeXchange Алана Чена, в следующем году доля мобильных компьютеров с SSD увеличится до 31%, а в 2017-м – до 41%.

Приближение к ценовому паритету

Уже четвертый квартал подряд темпы снижения цен на твердотельные накопители превышают 10%. А с учетом их популярности падение цен в текущем году может оказаться даже сильнее ожидаемого.

«Крупные производители и реселлеры ПК сдерживают закупки устройств SSD из-за низких продаж ноутбуков, – указал Чен. – Но уже в 2016 году твердотельные накопители емкостью 256 Гбайт приблизятся по цене к жестким дискам массовых моделей, так что в сегменте ноутбуков делового назначения их доля вырастет».

Если на твердотельные накопители цены в последние три года снижались весьма существенно, то на жесткие диски - практически нет. В период с 2012-го по 2015 год стоимость гигабайта жесткого диска ежегодно уменьшалась на один цент, с 9 центов в 2012-м до 6 центов в нынешнем году. Ожидается, что и в 2017 году цена в пересчете на гигабайт будет оставаться неизменной, на уровне 6 центов.

Это значит, что жесткий диск емкостью 1 Тбайт будет продаваться в розницу примерно за 60 долл., а в интернет-магазинах его можно будет найти и за 50долл.

Твердотельные накопители в 2012 году в пересчете на гигабайт предлагались за 99 центов. В период с 2013-го по 2015 год их стоимость упала с 68 до 39 центов за гигабайт. Таким образом, средний твердотельный накопитель емкостью 1 Тбайт продается сейчас за 390 долл.

В следующем году, по мнению Чена, цены на устройства SSD упадут до 24 центов за гигабайт, а в 2017-м году – до 17 центов за гигабайт. Это значит, что твердотельный накопитель емкостью 1 Тбайт можно будет купить за 170 долл.

Общий объем продаж твердотельных накопителей потребительского класса (включая те, что продаются в розницу) достиг 21,6 млн единиц.

В третьем квартале мировые поставки ноутбуков, по данным DRAMeXchange, выросли по сравнению с предыдущим кварталом на 13% и достигли 43,3 млн единиц.

Реселлеры и розница решили занять выжидательную позицию, полагая, что цены на флеш-память NAND будут снижаться и дальше. Поэтому поставки устройств SSD на рынок розничных продаж увеличились незначительно.

В четвертом квартале на рынках США и Европы наблюдается традиционный сезонный пик. И хотя спрос на компьютеры MacBook и ноутбуки с процессорами Intel Skylake продолжает расти, увеличение объемов их поставок сдерживается накопленными складскими запасами.

Аналитики DRAMeXchange ожидают, что поставки SSD на рынок ноутбуков в четвертом квартале вырастут на 28%.

В условиях падения цен на флеш-память NAND поставщики устройств SSD проводят весьма агрессивную ценовую политику, а рынок розничных продаж демонстрирует динамику, не характерную для сезона. Глобальные поставки скорее всего увеличатся лишь незначительно, на 4-6%.

По мнению экспертов DRAMeXchange, производители флеш-накопителей Samsung, Toshiba, SK Hynix, Intel и Micron продолжат агрессивно снижать цены и в первой половине 2016 года, стремясь отвоевать долю рынка у конкурентов.

Компания Samsung продолжит использовать свои ценовые преимущества, предлагая твердотельные накопители с трехуровневыми ячейками (3D Triple Level Cell, TLC) и устройства SSD без микросхем памяти DRAM. На пятки ей наступает SanDisk, наладившая в середине года массовое производство собственных продуктов данных категорий.

Другие производители делают ставку на продукты, выпускаемые по 15-нанометровому технологическому процессу и 16-нанометровую флеш-память с многоуровневыми ячейками (multi-level cell, MLC).

По мнению Чена, в первой половине 2016 года ценовая война продолжится, а поставщики флеш-памяти NAND будут стремиться расширить имеющуюся у них долю рынка.

Компания SK Hynix, второй по величине производитель микросхем памяти в мире, сообщила о намерении инвестировать до 2024 года 38,9 млрд долл. в строительство трех новых фабрики по выпуску электронных компонентов.

По масштабу запланированных вложений южнокорейский производитель опередил всех прочих лидеров электронной промышленности, включая Intel и Tsinghua Unigroup.

Корпорация Intel недавно объявила о намерении потратить 16,7 млрд долл. на покупку производителя программируемых вентильных матриц Altera. А Samsung Electronics в прошлом году анонсировала инвестиции в размере 14,4 млрд долл. в строительство нового завода вблизи южнокорейского города Пёнтек.

В Hynix готовятся к изменению характера спроса на флеш-память NAND и DRAM и рассчитывают, что будущие инвестиции позволят ей стать крупнейшим в мире производителем электронных компонентов. В настоящее время мировое лидерство в выпуске логических микросхем и чипов памяти DRAM и NAND удерживает тайваньский производитель TSMC.

Доля Hynix в глобальном рынке микросхем DRAM в конце марта составляла 27,6%. По этому показателю она уступала только Samsung, на долю которой приходилось 44,1% общего объема поставок.

Председатель совета директоров SK Group Чей Тай Вон анонсировал инвестиции на церемонии, которая прошла в городе Инчхоне, находящемся в 80 км к юго-востоку от Сеула. На мероприятии присутствовала президент Южной Кореи Пак Кын Хе.

«Сумма инвестиций весьма велика, но ее предполагается потратить в течение десяти лет, – заявил вице-президент Gartner Джозеф Ансворт, курирующий исследования рынков электронных компонентов, флеш-памяти и твердотельных накопителей. – В Hynix считают, что этот шаг необходим компании для сохранения конкурентоспособности, но при этом следует придерживаться темпов, задаваемых отраслью, что всегда вызывает определенные трудности».

Ансворт указал, что другие ведущие производители электронных компонентов – Micron, Toshiba, SanDisk и Samsung – также планируют начать строительство новых предприятий по выпуску микросхем DRAM и NAND. Большинство этих фабрик будут поддерживать технологию 3D NAND, предусматривающую размещение слоев флэш-памяти друг над другом, что позволит добиться более высокой плотности элементов.

Новая технология флеш-памяти 3D NAND, разработанная Intel и Micron, обещает увеличение емкости модулей памяти до 3,5 Тбайт.

«Нас, скорее всего, ждет значительное увеличение объемов памяти за относительно короткий период, – подчеркнул Ансворт. – Впрочем, инвестиции в производственные предприятия остаются пока на бумаге, а планы имеют свойство меняться в зависимости от рентабельности и спроса».

В июльском финансовом отчете Hynix утверждалось, что компания увеличит производство микросхем флеш-памяти NAND с трехуровневыми ячейками, а в третьем квартале наладит выпуск ограниченных партий памяти 3D-NAND, состоящей из 36 слоев.

В этом году Hynix планирует завершить разработку 3D-памяти NAND с трехуровневыми ячейками, объединяющей 48 слоев. Появление этой памяти в твердотельных накопителях должно будет удовлетворить растущий спрос на продукты 3D NAND.

Аналитик компании Forward Insights Грегори Вон заметил, что анонсированные Hynix планы могли стать ответом на давление со стороны южнокорейского правительства, требующего от Samsung и SK Hynix расширения инвестиций в национальную экономику.

«Заявления такого рода обычно делаются, чтобы снискать благосклонность властей, – пояснил Вон. – Возможно также, что это завуалированное предупреждение Китаю о том, что Hynix может отказаться от вложений в этой стране, если Китай будет делать значительные преференции собственным производителям микроэлектроники.

Инвестиции Hynix будут разделены на две части: 26,9 млрд долл. компания направит на строительство к 2024 году двух новых фабрик по выпуску электронных компонентов; еще более 12 млрд долл. – на расширение уже существующей фабрики M14. Эти капиталовложения позволят довести производство 300-миллиметровых подложек до 200 тыс. в месяц.

На разработку новой по своей сути технологии памяти 3D XPoint, представленной компаниями Intel и Micron, ушло несколько лет. В случае успеха она обещает очень серьезные перемены как в корпоративных ЦОД, так и на потребительском уровне.

3D XPoint выполняет операция чтения и записи данных в тысячу раз быстрее микросхем флеш-памяти NAND, повсеместно применяемых сегодня в разнообразных гаджетах и твердотельных накопителях (Solid State Drive, SSD). Это является огромным шагом вперед по сравнению со всем, что окружало нас ранее, начиная от вращающихся магнитных дисков и заканчивая SSD. «По своей значимости новый прорыв превзойдет тот, что совершили в свое время твердотельные накопители», – указал Роб Крук, старший вице-президент и генеральный менеджер подразделения Intel Non-Volatile Memory Solutions Group. Появление первых таких продуктов ожидается в следующем году.

Вот лишь несколько примеров того, что принесет с собой 3D XPoint: улучшится распознавание речи при разговорах по телефону и распознавание лиц биометрическими средствами безопасности, управление компьютерами при помощи жестов будет выведено на более совершенный уровень, повысится качество перехода между сценами в видеоиграх. Нас ждут серьезные достижения в области Больших Данных при распознавании генных последовательностей в реальном времени и обнаружении мошенничества в финансовой сфере.

В Intel и Micron это называют новым способом удерживания данных, который дополнит возможности флеш-технологий и обычной памяти, откроет путь к созданию новых приложений, которые сегодня трудно себе даже вообразить.

«Многие считали это невозможным и отказывались от попыток двигаться в соответствующем направлении», – заявил Крук. Сотни инженеров работали над проектом, стартовавшим в 2012 году в рамках совместной программы Intel и Micron, рассчитанной на десять лет. О размерах инвестиций в проект стороны предпочитают умалчивать.

«Это было непросто и недешево», – отметил лишь генеральный директор Micron Марк Дуркан.

Разработанная компаниями архитектура «трехмерной шахматной доски» образует решетку, в которой каждая ячейка памяти связана с двумя металлическими линиями — горизонтальной и вертикальной. Это позволяет системе адресовать каждую ячейку, а не стирать и перезаписывать блок целиком, как это происходит при работе NAND. В результате скорость выполнения операций заметно повышается.

Биты в ячейках хранятся не так, как в NAND. Вместо перемещения электронов здесь меняется сопротивление материалов. При этом используется весь материал ячейки, что позволяет увеличить плотность и обеспечивает увеличение масштабируемости 3D XPoint.

«Фундаментальные прорывы, помогающие сократить разрыв между памятью хранения и оперативной памятью, обсуждаются уже на протяжении многих лет, – отметил аналитик Technalysis Боб О'Доннелл. – Можно вспомнить, например, технологию мемристоров, которую компания Hewlett-Packard намеревалась использовать в своей Machine – компьютере, хранящем все данные в энергонезависимой памяти. Недавно в HP объявили о временном отказе от мемристоров, сообщив, что в прототипе 'Машины' будет применяться обычная память DRAM».

«3D XPoint нельзя назвать в полной мере унифицированной памятью, поскольку это означало бы, что она дополнит как NAND, так и DRAM, но Intel и Micron заработали себе очки уже тем, что сумели воплотить свою технологию в реальность», – указал О'Доннелл.

«Потенциал этой технологии трудно переоценить, – заметил аналитик Pund-IT Чарльз Кинг. – Если падение цен на память DRAM сделало возможным появление баз данных, размещаемых в оперативной памяти (таких, как SAP Hana), то 3D XPoint способна обеспечить высокоскоростной доступ к данным на самом широком рынке, включая потребительские системы. А начнется все, вероятно, с игровых компьютеров старшего класса».

Новая память поможет производителям систем построить более быстрые коммуникации между процессором и подсистемой хранения. Для того чтобы в полной мере использовать преимущества флеш-памяти, в Intel предложили технологию NVME (Non-Volatile Memory Express), а 3D XPoint поднимает ставки еще выше. «Это имеет огромную важность для технологии подобного рода», – подчеркнул Крук.