نقطة إكس ثلاثية الأبعاد

بدأ تطوير تقنية 3D XPoint حوالي عام 2012. ^{[ 8 ]} وقد طورت شركتا إنتل ومايكرون تقنيات أخرى لذاكرة تغيير الطور غير المتطايرة (PCM) سابقًا؛ ^{[ ملاحظة 1 ]} صرّح مارك دوركان من شركة مايكرون بأن بنية 3D XPoint تختلف عن عروض PCM السابقة، وتستخدم مواد الكالكوجينيد لكل من أجزاء الاختيار والتخزين في خلية الذاكرة، وهي أسرع وأكثر استقرارًا من مواد PCM التقليدية مثل GST . ^{[ 10 ]} ولكن يُنظر إليها اليوم على أنها مجموعة فرعية من ذاكرة ReRAM . ^{[ 11 ]} ووفقًا لبراءات الاختراع، يمكن استخدام مجموعة متنوعة من المواد كمادة كالكوجينيد. ^{[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]}

ذُكر أن تقنية 3D XPoint تستخدم المقاومة الكهربائية وتتميز بإمكانية عنونة البتات. ^{[ 15 ]} وقد لوحظت أوجه تشابه مع ذاكرة الوصول العشوائي المقاومة التي تُطوّرها شركة كروسبار ، إلا أن 3D XPoint تستخدم فيزياء تخزين مختلفة. ^{[ 8 ]} تحديدًا، استُبدلت الترانزستورات بمفاتيح عتبة كمحددات في خلايا الذاكرة. ^{[ 16 ] [ 17 ]} وأشار مطورو 3D XPoint إلى أنها تعتمد على تغيرات مقاومة المادة الأساسية. ^{[ 2 ]} وردّ الرئيس التنفيذي لشركة إنتل، برايان كرزانيتش، على الأسئلة المتكررة حول مادة XPoint بأن التبديل يعتمد على "خصائص المادة الأساسية". ^{[ 3 ]} وقد صرّحت إنتل بأن 3D XPoint لا تستخدم تقنية تغيير الطور أو تقنية الميمريستور ، ^{[ 18 ]} على الرغم من أن هذا الأمر محل خلاف من قِبل مراجعين مستقلين. ^{[ 19 ]}

بحسب شركة الهندسة العكسية TechInsights، استخدمت تقنية 3D XPoint مادة الجرمانيوم-الأنتيمون-التيلوريوم (GST) ذات المحتوى المنخفض من السيليكون كمادة لتخزين البيانات، والتي يتم الوصول إليها بواسطة مفاتيح عتبة أوفونيك (OTSes) ^{[ 20 ] [ 21 ]} المصنوعة من السيلينيوم-الجرمانيوم-السيليكون ثلاثي الطور مع تطعيم الزرنيخ. ^{[ 14 ] [ 12 ]}

كانت ذاكرة 3D XPoint هي الذاكرة المستقلة الأكثر إنتاجًا على نطاق واسع والتي تعتمد على تقنيات أخرى غير تخزين الشحنة، في حين أن أنواع الذاكرة البديلة الأخرى، مثل ذاكرة ReRAM أو ذاكرة الوصول العشوائي المغناطيسية المقاومة ، لم يتم تطويرها على نطاق واسع حتى الآن إلا على المنصات المدمجة. ^{[ 22 ]}

في منتصف عام 2015، أعلنت إنتل عن علامة Optane التجارية لمنتجات التخزين القائمة على تقنية 3D XPoint. ^{[ 23 ]} وقدّرت شركة مايكرون (باستخدام علامة QuantX التجارية) أن سعر الذاكرة سيبلغ نصف سعر ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM)، ولكن من أربعة إلى خمسة أضعاف سعر ذاكرة الفلاش . ^{[ 24 ]} في البداية، أنتج مصنع لتصنيع الرقائق في ليهي، يوتا ، تديره شركة IM Flash Technologies LLC (مشروع مشترك بين إنتل ومايكرون)، كميات صغيرة من رقائق بسعة 128 جيجابت في عام 2015. وتتألف هذه الرقائق من طبقتين بسعة 64 جيجابت. ^{[ 8 ] [ 25 ]} وفي أوائل عام 2016، كان من المتوقع بدء الإنتاج الضخم للرقائق في غضون 12 إلى 18 شهرًا. ^{[ 26 ]}

في أوائل عام 2016، أعلنت شركة IM Flash أن الجيل الأول من محركات الأقراص الصلبة سيحقق معدل نقل بيانات يصل إلى 95000 عملية إدخال/إخراج في الثانية ( IOPS) مع زمن استجابة يبلغ 9 ميكروثانية. ^{[ 26 ]} هذا الزمن المنخفض للاستجابة يزيد بشكل ملحوظ من معدل نقل البيانات في الثانية عند انخفاض عمق قائمة الانتظار للعمليات العشوائية. في منتدى مطوري إنتل 2016، عرضت إنتل لوحات تطوير PCI Express (PCIe) بسعة 140 جيجابايت، والتي أظهرت تحسنًا يتراوح بين 2.4 و3 أضعاف في الاختبارات المعيارية مقارنةً بمحركات الأقراص الصلبة PCIe NAND flash . ^{[ 27 ]} في 19 مارس 2017، أعلنت إنتل عن أول منتج لها: بطاقة PCIe ستتوفر في النصف الثاني من عام 2017. ^{[ 28 ] [ 29 ]}

على الرغم من الاستقبال الفاتر الذي حظيت به تقنية 3D XPoint عند إطلاقها، إلا أنها - لا سيما في سلسلة Optane من إنتل - نالت استحسانًا واسعًا وتوصيات كثيرة للمهام التي تتطلب ميزاتها الخاصة. فقد خلصت مراجعات مثل Storage Review في أغسطس 2018 إلى أن 3D XPoint، في أحمال العمل منخفضة زمن الاستجابة، تُنتج 500,000 عملية إدخال/إخراج في الثانية ( IOPS) مستدامة بدقة 4K للقراءة والكتابة، مع زمن استجابة يتراوح بين 3 و15 ميكروثانية ، وأنه "لا يوجد حاليًا ما يُضاهيها" ^{[ 30 ].} في حين وصفت Tom's Hardware جهاز Optane 900p في ديسمبر 2017 بأنه أشبه بـ"مخلوق أسطوري" لا يُصدق إلا عند رؤيته، وأنه يُضاعف سرعة أفضل الأجهزة الاستهلاكية السابقة ^{[ 31 ] .}

خلصت شركة ServeTheHome في عام 2017 إلى أن محركات أقراص Optane SSD، في اختبارات القراءة والكتابة والاختبارات المختلطة، كانت أسرع بنحو 2.5 مرة من أفضل محركات أقراص Intel SSD المخصصة لمراكز البيانات والتي سبقتها، وهي P3700 NVMe. ^{[ 32 ]} وأشارت AnandTech إلى أن أداء محركات أقراص Optane SSD المخصصة للمستهلكين كان مماثلاً لأداء أفضل محركات أقراص SSD غير 3D-XPoint في عمليات نقل البيانات الكبيرة، مع تفوق محركات أقراص Optane SSD المخصصة للمؤسسات بشكل ملحوظ على أداء نقل البيانات الكبيرة. ^{[ 33 ]}

في 16 مارس 2021، أعلنت شركة مايكرون أنها ستتوقف عن تطوير تقنية 3D XPoint لتطوير منتجات تعتمد على تقنية Compute Express Link (CXL)، وذلك بسبب انخفاض الطلب عليها. ^{[ 34 ] [ 35 ]} لم يُستغل مصنع ليهي بالكامل، وتم بيعه لشركة تكساس إنسترومنتس مقابل 900 مليون دولار أمريكي. ^{[ 36 ]}

ردّت شركة إنتل آنذاك بأن قدرتها على توريد منتجات إنتل أوبتين لن تتأثر. ^{[ 37 ]} مع ذلك، كانت إنتل قد أوقفت بالفعل خط إنتاجها من منتجات أوبتين الموجهة للمستهلكين في يناير 2021. ^{[ 38 ]} وفي يوليو 2022، أعلنت إنتل عن تصفية قسم أوبتين، ما أدى فعلياً إلى توقف تطوير تقنية 3D XPoint. ^{[ 39 ] [ 40 ]}

تُعرّف معظم أجهزة Optane نفسها للحاسوب على أنها وحدة تخزين NVMe SSD. ويمكن توصيلها بالحاسوب باستخدام منفذ M.2 أو U.2 أو بطاقة PCI Express . عند استخدام Optane كوحدة تخزين SSD عادية (بأي من هذه المنافذ)، تكون متطلبات توافقها مماثلة لأي وحدة تخزين SSD تقليدية. وبالتالي، يعتمد التوافق فقط على ما إذا كان الجهاز ونظام التشغيل وبرامج التشغيل تدعم تقنية NVMe ووحدات التخزين SSD المشابهة - أي إمكانية توصيلها بالجهاز، ودعم نظام التشغيل ونظام BIOS/UEFI وبرامج التشغيل لتقنية NVMe، بالإضافة إلى توفير تبريد كافٍ. لذلك، تتوافق وحدات تخزين Optane SSD مع مجموعة واسعة من الشرائح ووحدات المعالجة المركزية القديمة والحديثة (بما في ذلك الشرائح ووحدات المعالجة المركزية غير التابعة لشركة Intel).

تسوّق إنتل مجموعة فرعية صغيرة من أجهزة Optane الخاصة بها تحت اسم "ذاكرة إنتل Optane"، بدلاً من "محرك أقراص Optane SSD" المعتاد. يتم توصيل هذه الأجهزة أيضًا عبر منفذ M.2، ويمكن تعريفها على أنها محرك أقراص SSD. مع ذلك، في حال استخدام تركيبات مدعومة من لوحات أم إنتل (مع مجموعة الشرائح ونظام BIOS) ووحدات المعالجة المركزية، يمكن استخدام هذه الأجهزة كذاكرة تخزين مؤقتة لجهاز أبطأ. ^{[ 44 ]}

بحسب شركة إنتل، تعمل ذاكرة أوبتين بنمط ذي زمن استجابة أقل مقارنةً بمحركات أقراص أوبتين SSD. ويتم التخزين المؤقت بواسطة امتداد لبرنامج تشغيل تقنية التخزين السريع ، الذي يختار تلقائيًا الأجزاء الأكثر استخدامًا من محرك أقراص آخر لتضمينها في ذاكرة التخزين المؤقت. ^{[ 45 ]}

(بعض محركات الأقراص الصلبة ذات العلامة التجارية Optane المبكرة هي أجهزة NAND عادية مزودة بذاكرة تخزين مؤقتة Optane.)

تُسوّق إنتل بعض وحدات تخزين "Optane SSD" بتقنية "Intel Memory Drive Technology". تستخدم هذه الأجهزة واجهات PCIe عادية (M.2 أو U.2 أو PCIe AIC)، ولكنها، بالإضافة إلى تعريف نفسها كوحدات تخزين SSD، قادرة أيضًا على العمل كذاكرة رئيسية بموافقة نظام التشغيل. عند استخدامها كذاكرة، تُعامل دائمًا كما لو كانت ذاكرة متطايرة ؛ وتتمثل الميزة الرئيسية في التكلفة. ^{[ 46 ]} يمكن توقع أداء جيد عند إضافة ما يصل إلى 8 أضعاف سعة الذاكرة الفعلية للنظام، وفقًا لدليل تكوين إنتل. يمكن أيضًا استخدام وحدات تخزين Optane SSD الأقدم بهذه الطريقة بعد شراء ترخيص منفصل لبرنامج MDT. ^{[ 47 ]}

أما وحدات "ذاكرة أوبتان الدائمة" (2019) أو وحدات ذاكرة مراكز البيانات الدائمة (DCPMMs) فهي أكثر غرابة، إذ تُركّب في فتحات DIMM العادية ، ما يجعلها من نوع NVDIMM . في اللوحات الأم المدعومة، تُوصل هذه الوحدات مباشرةً بوحدة تحكم الذاكرة في المعالج، تمامًا كما هو الحال مع الذاكرة العادية. ويمكن استخدامها كذاكرة متطايرة أو في وضع "الذاكرة الدائمة" حيث تعمل كوحدة تخزين كتلية فائقة السرعة . تصل سعة الوحدة الواحدة إلى 512 جيجابايت. وتتميز هذه الوحدات بزمن استجابة أعلى بعشرة أضعاف من ذاكرة SDRAM، مقارنةً بخيارات أوبتان الأخرى التي يبلغ فرق زمن الاستجابة فيها مئتي ضعف. ^{[ 46 ] [ 48 ]}