Everspin đã vừa công bố loạt bộ nhớ đầu tiên dùng công nghệ RAM từ trở (Magnetoresistive RAM - MRAM) với tên gọi nvNITRO. Như vậy là sau nhiều năm duy trì mô hình kinh doanh dạng cung cấp các mô-đun MRAM thì cuối cùng Everspin cũng đã có sản phẩm thương mại. Thế nhưng chúng ta sẽ không trông đợi vào một bộ nhớ dung lượng vài trăm GB hay cả TB để lưu trữ như NAND Flash, cũng không phải là bộ nhớ DRAM mà nvNITRO sẽ đóng vai trò là bộ nhớ tăng tốc: một dạng bộ đệm tốc độ truy xuất IOPS cao, độ trễ thấp với hiệu năng vượt trội hơn rất nhiều so với các bộ nhớ NAND Flash dùng vi điều khiển phổ biến hiện nay.
Bộ nhớ MRAM của Everspin là một trong số những công nghệ bộ nhớ không khả biến bền bỉ nhất và có hiệu năng cao nhất hiện có trên thị trường. Tuy nhiên, mật độ bộ nhớ và dung lượng của MRAM lại thua xa NAND Flash, 3D Xpoint hay thậm chí DRAM. Kết quả là ứng dụng của MRAM tính đến nay vẫn gắn chặt với các hệ thống nhúng và nhu cầu xử lý quy mô công nghiệp cần hiệu năng đồng nhất và độ tin cậy cao nhưng vẫn có mức dung lượng phù hợp với thời đại này. MRAM cũng được sử dụng dưới dạng bộ đệm không khả biến hoặc bộ nhớ thiết lập trong một số vi điều khiển bộ nhớ hệ hệ thống.
Thế hệ bộ nhớ MRAM hiện tại của Everspin có dung lượng 256 Mb mỗi die (Megabit = 1/8 Megabyte) và dùng giao tiếp DDR3 nhưng timing của bộ nhớ này thì hoàn toàn khác biệt so với hệ thống timing theo chuẩn JEDEC đối với DRAM. Những sản phẩm đầu tiên thuộc dòng nvNITRO sẽ sử dụng các chip nhớ MRAM cho tổng dung lượng 1 GB hoặc 2 GB và form ổ sẽ có dạng một chiếc card dùng giao tiếp PCIe 3.0 x8. MRAM có độ bền rất cao, qua thời gian ghi xóa thì độ hao hụt bộ nhớ hầu như không đáng kể nên bộ nhớ này không cần cân chỉnh wear level. Từ đó, thiết kế vi điều khiển dùng cho nvNITRO sẽ đơn giản hơn và cũng không cần spare area bởi hiệu năng của bộ nhớ không giảm đi theo thời gian hay khi bộ nhớ bị đầy. Hiệu năng đọc và ghi của bộ nhớ gần như ngang nhau, đây là điểm đặc trưng của công nghệ MRAM trong khi bộ nhớ NAND Flash thường có tốc độ ghi thấp hơn tốc độ đọc khiến những chiếc ổ SSD dùng công nghệ NAND Flash phải đệm và ghi kết hợp nhằm mang lại hiệu năng tốt hơn.
Everspin vẫn chưa hoàn chỉnh cấu hình của nvNITRO nhưng những con số được tiết lộ ban đầu rất đáng chú ý. Độ trễ khi truyền tải 4KB chỉ 6 micro giây (ổ Intel DC P3700 cao cấp có độ trễn đến 20 micro giây), hiệu năng truy xuất ngẫu nhiên 4KB ở thiết lập QD32 lần lượt là 1,5M IOPS đọc và ghi (ổ HGST UltraStar SN260 có hiệu năng truy xuất 4KB đạt khoảng 1,2M IOPS (đọc) và 200k IOPS (ghi)). Tương tự, tốc độ truy xuất 4KB ở các thiết lập QD16 vào khoảng 1M IOPS, QD8 là 800k IOPS và khoảng 175k IOPS ở thiết lập QD1. Thậm chí Everspin còn công bố rằng MRAM có thể đạt tốc độ đọc/ghi vào khoảng 2,2M IOPS khi truyền tải các tập tin cỡ nhỏ dung lượng 512B.
Một thông tin nữa được Everspin công bố là MRAM sẽ hỗ trợ kiến trúc Xilinx UltraScale FPGA dưới dạng các bộ mã dùng cho công cụ tạo giao tiếp bộ nhớ Xilinx. Điều này cho phép người dùng tích hợp bộ nhớ MRAM vào mạch logic lập trình FPGA giống như SDRAM hay SRAM. Everspin cũng đã phát triển một giao thức NVMe riêng để khai thác lợi thế về độ trễ thấp và khả năng quản lý đơn giản do MRAM mang lại. Bên cạnh NVMe, nvNITRO còn có thể được thiết lập để truy xuất toàn phần hoặc từng phần bộ nhớ nhằm mang lại khả năng truy xuất trực tiếp dành cho hệ thống IO định hình theo bộ nhớ mà không cần đến giao thức NVMe.
Phiên bản đầu của nvNITRO sử dụng mạch FPGA có sẵn trên thị trường, trên đó có lắp sẵn 2 thanh SO-DIMM dùng chip MRAM. Vào cuối năm nay, Everspin sẽ giới thiệu các phiên bản mật độ bộ nhớ cao hơn dưới dạng card PCIe custom, form M.2 và 2,5" U.2 15 mm. Sau đó, Everspin sẽ tung ra thế hệ chip ST-MRAM tiếp theo dung lượng 1 Gb dùng giao tiếp DDR4, nhờ đó dung lượng của nvNITRO sẽ được mở rộng đến 16 GB với form card PCIe HFHL, 8 GB đối với form ổ 2,5" U.2 và ít nhất là 512 MB đối với form M.2.
Everspin vẫn chưa công bố giá bán của dòng nvNITRO, chỉ biết những sản phẩm đầu tiên hiện đã được chuyển đến một số khách hàng được chọn để thử nghiệm và sẽ bắt đầu được bán đại trà vào quý 2 năm nay, chủ yếu thông qua các nhà sản xuất bộ nhớ lưu trữ, hệ thống tích hợp dưới dạng tùy chọn.
Bộ nhớ MRAM của Everspin là một trong số những công nghệ bộ nhớ không khả biến bền bỉ nhất và có hiệu năng cao nhất hiện có trên thị trường. Tuy nhiên, mật độ bộ nhớ và dung lượng của MRAM lại thua xa NAND Flash, 3D Xpoint hay thậm chí DRAM. Kết quả là ứng dụng của MRAM tính đến nay vẫn gắn chặt với các hệ thống nhúng và nhu cầu xử lý quy mô công nghiệp cần hiệu năng đồng nhất và độ tin cậy cao nhưng vẫn có mức dung lượng phù hợp với thời đại này. MRAM cũng được sử dụng dưới dạng bộ đệm không khả biến hoặc bộ nhớ thiết lập trong một số vi điều khiển bộ nhớ hệ hệ thống.
Everspin vẫn chưa hoàn chỉnh cấu hình của nvNITRO nhưng những con số được tiết lộ ban đầu rất đáng chú ý. Độ trễ khi truyền tải 4KB chỉ 6 micro giây (ổ Intel DC P3700 cao cấp có độ trễn đến 20 micro giây), hiệu năng truy xuất ngẫu nhiên 4KB ở thiết lập QD32 lần lượt là 1,5M IOPS đọc và ghi (ổ HGST UltraStar SN260 có hiệu năng truy xuất 4KB đạt khoảng 1,2M IOPS (đọc) và 200k IOPS (ghi)). Tương tự, tốc độ truy xuất 4KB ở các thiết lập QD16 vào khoảng 1M IOPS, QD8 là 800k IOPS và khoảng 175k IOPS ở thiết lập QD1. Thậm chí Everspin còn công bố rằng MRAM có thể đạt tốc độ đọc/ghi vào khoảng 2,2M IOPS khi truyền tải các tập tin cỡ nhỏ dung lượng 512B.
Một thông tin nữa được Everspin công bố là MRAM sẽ hỗ trợ kiến trúc Xilinx UltraScale FPGA dưới dạng các bộ mã dùng cho công cụ tạo giao tiếp bộ nhớ Xilinx. Điều này cho phép người dùng tích hợp bộ nhớ MRAM vào mạch logic lập trình FPGA giống như SDRAM hay SRAM. Everspin cũng đã phát triển một giao thức NVMe riêng để khai thác lợi thế về độ trễ thấp và khả năng quản lý đơn giản do MRAM mang lại. Bên cạnh NVMe, nvNITRO còn có thể được thiết lập để truy xuất toàn phần hoặc từng phần bộ nhớ nhằm mang lại khả năng truy xuất trực tiếp dành cho hệ thống IO định hình theo bộ nhớ mà không cần đến giao thức NVMe.
Everspin vẫn chưa công bố giá bán của dòng nvNITRO, chỉ biết những sản phẩm đầu tiên hiện đã được chuyển đến một số khách hàng được chọn để thử nghiệm và sẽ bắt đầu được bán đại trà vào quý 2 năm nay, chủ yếu thông qua các nhà sản xuất bộ nhớ lưu trữ, hệ thống tích hợp dưới dạng tùy chọn.
Theo: Everspin
