Die Speicher-Revolution?
Intels 3D XPoint Speicher ist 1000 mal schneller als SSDs

Vor zwei Tagen hat Intel zusammen mit dem Speicherexperten Micron 3DXpoint Speicher vorgestellt. Wir schauen uns an, was hinter der Technologie steckt und welche Vorteile es euch Nutzern bietet.

Intel 3DXPOINT Speicher Geschichte KopieVon einer Revolution sprachen sowohl Intel als auch Micron im Webcast am Dienstag Abend als sie 3D Xpoint vorgestellt haben. Beide Unternehmen blickten auf die Entwicklung der unterschiedlichsten Speicherkategorien zurück: 1947 wurde RAM vorgestellt, Jahrzehnte später der DRAM, der immer noch als Arbeitsspeicher in jedem Rechner arbeitet. Deutlich später, 1989 kam NAND Flash Speicher dazu, der heutzutage in unseren SSDs und Speicherkarten steckt. 2015 sieht man nun als die nächste revolutionäre Jahreszahl an, denn 3D XPoint Speicher soll den Markt grundlegend verändern.

Vorteile von DRAM und NAND vereint

Sowohl DRAM als auch NAND Speicher haben ihre Vor- und Nachteile. Während DRAM als Arbeitsspeicher super schnell ist und über eine Latenz im Nanosekundenbereich verfügt, hat er zwei klare Nachteile: Er besitzt keine hohe Speicherdichte und ist somit recht teuer, dazu ist DRAM flüchtig – ist der Strom weg, so sind die gespeicherten Daten eben auch weg. Bei NAND hingegen bleibt der Zustand auch ohne Strom enthalten (sonst würde die Technologie auch nicht für SSDs und Speicherkarten taugen) und er ist deutlich günstiger als DRAM. Der Nachteil ist jedoch klar: NAND ist zwar im Vergleich zu einer Festplatte immer noch um mehrere Faktoren schneller, aber im Vergleich zu DRAM sind die Zugriffszeiten doch erheblich langsamer.

Mit 3D XPoint will man nun die Vorteile beider Technologien vereinen: Der Speicher ist 1000 mal schneller als eine SSD, ist aufgrund der Bauform deutlich günstiger, weil dichter, als DRAM und dazu nicht flüchtig und somit auch perfekt als Systemspeicher nutzbar. Somit könnte man mit nur einer Speicherkategorie gleich zwei ersetzen. Eine Revolution? Durchaus.

Wie ist 3D XPoint aufgebaut?

All diese Vorteile erreicht man über den besonderen Aufbau von 3D XPoint. Der Name, gelesen 3D cross point, verrät bereits das wichtigste Detail des Aufbaus der neuen Speichertechnologie: Die Speicherzellen sind wie ein dreidimensionales Schachbrett angeordnet und werden mit horizontalen Wortleitungen (word lines) und vertikalen Bitleitungen (bit lines) verbunden. Jede Speicherzelle kann über einen eigene Selektor einzeln angesprochen werden, ein Transistor pro Zelle wie bei DRAM üblich entfällt komplett, sodass der Speicher zum einen günstiger und kompakter hergestellt werden kann. Im Vergleich zu NAND bedeutet es aber auch, dass Daten in deutlich kleineren Mengen geschrieben werden können, was die Zugriffszeit erheblich reduziert und Lese- und Schreibprozesse effizienter macht.

Intel 3dxpoint Geschwindigkeit SSD im Vergleich

Der weitere Vorteil dieser dreidimensionalen Struktur ist, dass die Speicherzellen in mehreren Schichten stapelbar sind und somit die Speicherdichte extrem erhöhen. Im Vergleich zu DRAM erhält man somit mal eben eine bis zu zehn mal so hohe Dichte. Kurz visualisieren, bitte: Statt einem 16GB RAM Riegel, hättet ihr damit 160GB in der Hand – bei gleicher Größe!

Die Zukunft des Speichers?

Bereits dieses Jahr werden Muster von 3D XPoint Speicher an Partner verschickt, die erste Version wird dabei über 128GB und zwei Speicherschichten verfügen. Bei zukünftigen Versionen sollen dann weitere Schichten dazu kommen und auch an der Strukturbreite wird gearbeitet, um noch höhere Speicherdichten zu ermöglichen.

Jetzt fragt ihr euch zu Recht: Was habe ich als Endkunde davon? Weder Intel noch Micron konnten diese Frage mit einem fertigen Produkt beantworten, man möchte erstmal die Technologie zur Verfügung stellen und sich anschauen, was die eigenen Partner aus 3D Xpoint machen wollen. Ein vorstellbares Szenario: 3D XPoint ersetzt sowohl DRAM als auch NAND, womit noch günstigere Geräte wie Smartphones oder Tablets möglich wären. Datenraten konnte man uns zwar nicht nennen, das hängt letztendlich auch von der Verwendungsart und den entsprechenden Treibern und Controllern ab, 3D XPoint ist jedoch definitiv langsamer als DRAM, was zu geringen Einbußen in der Performance führen könnte; jedoch zum klaren Vorteil vom Preis! Fraglich ist auch, ob der langsame LPDDR3 RAM so viel schneller als 3D XPoint sein wird, denn genau dieser wird in der Regel in mobilen Geräten verwendet. 

Andere Szenarien könnten vor allem in Datenzentren und Corporate Netzwerken zunächst stattfinden, wo schnelle Berechnungen oft kritisch sind und SSDs zu langsam sind, denn ein weiterer wichtiger Vorteil neben der Geschwindigkeit ist genau für solche Zwecke wichtig: Die Lebensdauer ist ebenfalls bis zu 1000 mal höher als bei NAND.

Einzelhändler können die 3D XPoint Technologie beispielsweise nutzen, um Betrugsmuster in Finanztransaktionen schneller zu erkennen.

Forscher im Bereich Gesundheitswesen sind damit in der Lage, größere Datenmengen in Echtzeit zu analysieren und dadurch komplexe Aufgaben wie Gen-Analysen und das Tracking von Krankheiten zu beschleunigen. Intel

2016 werden die ersten Produkte mit 3D XPoint vorgestellt, vermutlich im Corporate Bereich. Etwa ein bis zwei Jahre später sollten dann auch die Endkonsumenten in den Genuss von 3D XPoint kommen. Ein Paar Jahre werden also noch vergehen, bis dahin können wir aber sagen: Die Speicher-Revolution klingt vielversprechend.