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¿Qué es la memoria 3DXP? ¿Realmente es tan buena?

La tecnología 3D XPoint es un tipo de memoria que podría ser el futuro, y que viene de la mano de Micron Technology e Intel. Es interesante ver los grandes esfuerzos que se están haciendo en el campo de la memoria, ya que actualmente existe una gran brecha entre el rendimiento de ésta y la CPU.

Con la llegada de la 3D XPoint, se podría llegar un vacío entre la memoria RAM y la memoria flash NAND. Aunque no todo son buenas noticias, y esta memoria también tiene sus inconvenientes. Aquí tienes todas las claves…

¿Qué es 3D XPoint y cómo funciona?

3D XPoint

Intel y Micron Technology se aliaron para desarrollar lo que ellos entendían como el futuro de la tecnología de la memoria. En 2015 presentaron la 3D XPoint, un tipo de memoria que según decían estas dos empresas podría ser hasta 1000 veces más rápida y con hasta 1000 veces más resistencia que una memoria flash NAND actual.

Esto podría equipararse a la memoria RAM actual en velocidad, pero se trata de una memoria no volátil y que puede tener una capacidad de almacenamiento de hasta 10 veces superior a las memorias actuales. Todo esto suena muy bien, pero es solo teoría.

Arquitectura de la 3D XPoint

Para llegar a estas cifras que anuncian Intel y Micron, la memoria 3D XPoint tiene una arquitectura de célula 3D diferente a las actuales unidades flash. Se basa en el cambio de fase, con un punto de cruce sin transistores necesarios, colocando selectores y celdas de memoria en la intersección de las interconexiones perpendiculares como se puede apreciar en la imagen principal.

Al no tener transistores se explican las cifras que aportan estas compañías en cuanto a capacidad y consumo. No obstante, el material del que están hechas estas celdas no se ha especificado, pero sí que se ha comentado que se puede acceder individualmente a cada celda a través de la interconexión superior e inferior que tocan cada celda.

Es decir, como cada celda almacena 1 bit, entonces se podría acceder bit a bit de forma individual (y no por bloques). Y representaría unos y ceros tan solo alterando la resistencia del material de la celda. Es decir, según si la resistencia es alta o baja, se puede representar un 1 o un 0.

En cuanto a la lectura y escritura, hay que decir que los accesos se realizan según el voltaje aplicado a cada selector. Para escritura se envía un voltaje específico a través de las interconexiones de cada celda y un selector, permitiendo así cambiar el estado o propiedades de la celda para escribir el nuevo bit. Para las lecturas se emplea un voltaje diferente, determinando si la celda está en un nivel de resistencia alto o bajo según la respuesta obtenida.

Además, como he comentado al principio, al ser celdas no volátiles, se puede dejar de suministrar energía y no se pierde la información. Esto es una gran ventaja, igualándolas a las flash, y superando a la RAM, ya que ésta necesita se refrescada y alimentada de forma constante para mantener los datos.

En definitiva, tendríamos una celda con velocidad similar a una RAM, y con las ventajas de una flash.

Casos prácticos y aplicaciones

Intel OPtane 3D XPoint

Micron e Intel desarrollaron esta tecnología, y llegaron a lanzar algunos productos al mercado basados en 3D XPoint que deberías conocer:

  • Intel Optane SSD DC P4800X, un SSD 3D XPoint de 375 GB lanzado en 2017. Estos módulos actuaban como una memoria intermedia para los equipos Intel. Esta unidad podía alcanzar hasta 500.000 IOPS y 2 GB/s.
  • Micron QuantX, también lanzada en 2017, siendo otra unidad de almacenamiento basada en 3D XPoint.

En cuanto al coste. Por ejemplo, para hacerte una idea, tenemos que el Intel Optane P4800X de 375 GB tenía un precio de 1520$, es decir, 4.05$/GB. Esto es mucho comparado con, por ejemplo, la unidad Intel SSD NVMe PCIe P3700 basadas en flash NAND y de 400 GB, que costaba 879$, lo que resulta a 2.20$/GB. Es decir, costaría casi el doble de una flash NAND, aunque aun así seguiría siendo más barato que una RAM.

Estos medios actuaban como una memoria intermedia, como he comentado, una especie de buffer adicional entre la memoria RAM y los medios de almacenamiento. De esta forma, era más rápido la carga de información entre estas unidades. Así, las aplicaciones que se acceden de forma más frecuente y que necesitan mayor rendimiento, podían estar alojadas en la 3D XPoint.

Sin embargo, pese a las ventajas que han anunciado Intel y Micron a bombo y platillo, ahora estas memorias están desaparecidas. Las compañías no han lanzado nuevos productos e Intel incluso se ha desprendido de su división de memoria. Y es que las cifras que anunciaban no terminaron siento reales en la práctica.

No obstante, si fuese así, este tipo de memoria 3D XPoint podría tener muchas aplicaciones interesantes, como:

  • Podría usarse para alojar la SWAP o pagefile.sys de los sistemas operativos tipo Unix y Windows respectivamente, es decir, como parte de la memoria virtual. Así el acceso sería más rápido, ya que actualmente este espacio se encuentra en los discos duros.
  • Optimizar aplicaciones específicas que necesiten mayor rendimiento, como las científicas, videojuegos (especialmente los de mundo abierto), etc.
  • Para servidores de centros de datos y HPC con Intel Xeon. Por ejemplo, para almacenar grandes bases de datos y acceder rápidamente a ellas.
  • Reducir cuellos de botella en la nube o en el Big Data al manejar grandes cantidades de datos.

3D XPoint: ventajas y desventajas

ventajas y desventajas

Como toda tecnología, la 3D XPoint también tiene sus pros y contras:

Ventajas

  • Se pueden acceder bit a bit, y no en bloques de 4KB como en la flash NAND. Esto acelerará los accesos a pequeñas cantidades de memoria, siendo también más eficiente.
  • 3D XPoint es más rápida que la memoria flash NAND, aunque finalmente no ha resultado más que la DRAM en la práctica.
  • Es un tipo de memoria no volátil, algo que la RAM no es.
  • Se puede crear en distintos formatos, desde tarjetas de expansión PCIe, hasta módulos DIMM, pasando por M.2.

Desventajas

  • 3D XPoint es más cara que la flash NAND convencional, llegando a doblar su precio.
  • Las velocidades predichas por Intel y Micron no se han cumplido.
  • Para su aprovechamiento, también hay que realizar cambios en el sistema, incluido en el chipset, que debe ser compatible, así como usar un compilador que pueda optimizar el software para que haga uso de los accesos de E/S de la 3D XPoint, etc. Por tanto, complica mucho las cosas y su compatibilidad no es muy alta.

Jaime Herrera

Jaime Herrera

Técnico electrónico y experto en el sector de los semiconductores y el hardware. Apasionado de la tecnología y la computación.

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