Первый трёхмерный процессор

24 сентября 2012 года компании Hitachi удалось записать содержимое компакт-диска на пластинку кварцевого стекла площадью 2 см². Самое важное: информация на таком носителе может храниться вечно.

Для записи на стеклянную пластинку использовался специальный лазер, способный в толще кварца выгравировать микроточки. Считывание производилось при помощи оптического лазера. Информацию можно было записывать слоями.

Процесс формирования точек заключался в сверхкоротких импульсах (в районе фемтосекунды, 10^-15 с) и применении пространственно-фазового модулятора, способного одновременно менять фазу и амплитуду луча лазера. В итоге за один импульс можно было нанести на поверхность пластинки сразу 100 микроточек.

Продемонстрированный прототип представлял собой квадратную пластину площадью 2 см² и толщиной 2 мм. Информация (порядка 700 Мбайт) была записана в четыре слоя. Само кварцевое стекло не боится ни радиоволн, ни химических реактивов, ни высокой температуры. Например, пластинка в течение двух часов выдержала нагрев в размере 1000 градусов Цельсия.

24 сентября 2008 года общественности был представлен первый трехмерный процессор. Разработка получила название true3D. Постарались сотрудники университета Рочестера и Массачусетского технологического института. Сам кристалл функционировал с тактовой частотой 1,4 ГГц.

Дело в том, что в то время абсолютное большинство интегральных схем имело плоскую структуру. Так проще интегрировать элементы, а также охлаждать их. Однако трехмерная упаковка позволяет разместить большее число транзисторов, использовав при этом меньшую площадь. За ней — будущее.

Точнее, настоящее. Первые коммерческие настольные решения, обладающие трехмерными транзисторами, появились в 2011 году, когда Intel представила линейку центральных процессоров Ivy Bridge. Технология получила название Tri-gate. Именно с этого времени все интегральные схемы Intel cтали трехмерными. Интересно, что разработка этой технологии началась еще в далеком 2002-м году, то есть почти за десять лет до ее успешной коммерческой реализации. Видимо, актуальной (во всех плоскостях) Tri-gate стала лишь во время перехода на 22-нм техпроцесс.

Вслед за Intel своими 3D-процессорами похвастали Samsung и HiSilicon. Их решения используются в мобильной технике. Там, где требования к компактности и энергоэффективности наиболее жесткие. Корейская корпорация к тому же вовсю наращивает производство трехмерной памяти. Такие компании, как AMD и NVIDIA (разработчики, не имеющие собственных производственных мощностей), полагаются на глобальных партнеров — TSMC и GlobalFoundries. Они тоже располагают современными разработками. Первые трехмерные решения «красных» и «зеленых» вышли в свет в 2016 году.

24 сентября 2012 года компания Samsung презентовала легендарную линейку твердотельных накопителей 840 Series. В частности, были представлены модели 840 PRO и 840 EVO. До этого корейский производитель уже выходил на рынок с 830-й серией, однако именно в 2012 году Samsung заявила о себе, как о лидере в этом сегменте рынка. Тем более, что компания обладает собственными производственными мощностями.

Ничего удивительного здесь нет. Накопитель 840 PRO оказался очень быстрым. В его основе используется контроллер MDX, построенный на базе трех ядер Cortex-R4 и использующий восьмиканальную структуру, а также возросшую до 300 МГц тактовую частоту. Как известно, мощность микросхемы имеет определяющее значение в твердотельном накопителе, так как позволяет использовать некоторые дополнительные функции без потерь производительности, например, то же AES-шифрование. Вторым важным моментом является наличие вдвое большего объема буферной памяти, составляющей отныне 512 Мбайт. Причем стандарт микросхем стал LPDDR2 (чипы с низком потреблением энергии), против обычной DDR2, соседствующей с контроллером предыдущего поколения, что в итоге снизило потребление энергии.

В итоге серия моделей 840 PRO может похвастать линейными чтением/записью на уровне 540/520 Мбайт/с. Производительность операций с случайным чтением данных объемом 4 Кбайт достигает 100 000 IOPS. Запись производится чуть хуже, но все равно прилично — 90 000 IOPS. Даже по сегодняшним меркам 840 PRO демонстрирует хорошие показатели для SATA-накопителей.