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49 - ELETTRONICA OGGI 470 - MAGGIO 2018 I l divario fra le memorie veloci per l’e- laborazione e le memorie non volati- li per lo storage è stato fortemente ri- dotto dalla nuova tecnologia sviluppata da Intel insieme a Micron che ha portato alla realizzazione delle memorie Optane per la prima e QuantX per la seconda. La tecnologia 3D XPoint (pronunciato cross-point) sviluppata da Intel e Micron consente di realizzare celle di memoria capaci di offrire i vantaggi delle Dram e anche quelli delle Flash. Le memorie 3D XPoint sono non volatili e sono mille volte più veloci rispetto alle Flash e solo dieci volte più lente delle Dram di ultima generazione, ma più veloci rispetto a molte attuali Dram. Inoltre, costano meno delle Dram ma più delle Flash, oc- cupano un decimo del silicio rispetto alle Dram e sono leggermente più grandi delle Flash ma rispetto a queste durano mille volte di più. In pratica, hanno i numeri per essere utilizzate come memorie non volatili di sistema, ossia a fianco del processore ma con il vantaggio della permanenza dei dati anche senza alimentazione. Com’è fatta L’elemento di memorizzazione è costituito da una bar- retta micrometrica di un materiale brevettato realizzato con i calcogeni ovvero gli elementi del gruppo 16 di cui fanno parte l’ossigeno, lo zolfo, il selenio e il tellurio. Il calcogeno top secret è ingegnerizzato in microcubetti vetrosi capaci di commutare fra due stati stabili al pas- saggio di una piccola corrente di commutazione con una dissipazione termica bassissima. Non è un cambia- mento di fase che avviene ma un cambiamento di stato e fa passare il materiale calcogeno dallo stato amorfo più resistivo a quello cristallino meno resistivo, e vice- versa, rappresentando in tal modo due bit d’informa- zione non volatili. Il processo è simile ma non uguale a quello che avviene nelle memorie a cambiamento di fase, Phase Change Memory, e differisce anche da quanto succede nelle RAM resistive. In queste ultime si usano ossidi di metalli nei quali i legami con l’ossigeno normalmente non conduttivi ven- gono modificati dal passaggio di una corrente in modo tale da creare dei filamenti con- duttivi che abbattono il valore della re- sistenza del materiale, e viceversa. Sia per le PCM che per le RRAM occorre un transistor di comando come per la maggior parte delle altre celle di memo- ria mentre nelle 3D XPoint non ce n’è bisogno dato che basta una corrente di conduzione molto bassa per commuta- re la cella a velocità elevata. Gli elementi di memoria calcogeni sono strutturati a matrice e indirizzati con due array di interconnessioni poste in orizzontale in basso e in verticale in alto in modo tale da raggiungere 64mila celle ovvero 64 kbit d’informazione. Per far commutare la cella x,y ba- sta pertanto applicare una piccola tensione ai due con- duttori x e y, sopra e sotto, per circa 10 microsecondi e questo spiega la denominazione di “cross point” nel senso di “punto incrociato”. La bassa dissipazione ter- mica e l’assenza del transistor consentono di diminuire le dimensioni di ogni singola cella al pari del consumo e perciò comporre due livelli di memoria da 64 kbit uno sopra l’altro senza i problemi termici a incidere sulla durata delle prestazioni della memoria. In mezzo e in orizzontale ci sono le interconnessioni che indirizzano le parole (word) composte dai due bit memorizzati nelle celle sopra e sotto, le quali sono raggiunte da due array di interconnessioni verticali che indirizzano i rispettivi contenuti, per un totale di 128 Gbit. Le specifiche indicate da Intel per le prime memorie 3D XPoint Optane da 128 Gigabit sono sorprendenti e ga- rantiscono un’assenza di errori superiore alle Dram e alle Flash al punto da permettere la sperimentazione, già in corso, sulla possibilità di sovrapporre molti più strati di celle e realizzare per la prima volta delle memo- rie dove la denominazione 3D possa essere finalmente realistica. Intel Optane e Micron QuantX fra Dram e Flash Lucio Pellizzari La tecnologia 3D XPoint sviluppata da Intel e Micron consente di realizzare memorie veloci, non volatili e componibili in verticale su più livelli Fig. 1 – Struttura delle celle 3D XPoint con le interconnessioni in mezzo per l’indirizzamento delle parole nonché sotto e sopra per raggiungere i bit sui due livelli Fig. 2 – I laboratori Micron sono protagonisti nello sviluppo della tecnologia 3D XPoint che consente di realizzare celle di memoria veloci, non volatili e senza transistor di comando DIGITAL NEW MEMORY TECHNOLOGIES