Patrick Gelsinger invirtió el año pasado en el capital de Nagare Labs, una empresa emergente que intenta desarrollar un nuevo tipo de memoria que aúne las mejores características de la DRAM, la SRAM y la memoria flash. La memoria Z2RAM promete ser tan densa como la DRAM, tan rápida como la SRAM y escalable como la memoria flash.
Fuente de la imagen: Nagare Labs
En esencia, como explicó el exdirector de Intel al medio The Register, el mercado de las tecnologías de memoria no ha registrado innovaciones sustanciales en las tres últimas décadas. Los principales desarrollos se concentran en torno a la SRAM, la DRAM y la memoria flash. La memoria Z2RAM que desarrolla Nagare Labs debería ser casi tan rápida como la SRAM y tener una densidad cercana a la DRAM, pero seguir siendo más sencilla de fabricar que la HBM o la LPDDR.
Por otro lado, como reconoce Gelsinger, en el caso de la HBM la combinación de densidad y velocidad es la mejor del mercado, aunque este tipo de memoria presenta numerosas limitaciones, como la densidad, el consumo energético y el ancho de banda en las zonas periféricas del chip. Z2RAM aspira a ofrecer una mayor densidad, velocidad y un menor consumo energético.
La tecnología de Nagare Labs se basa en semiconductores de óxido y contempla la integración de la memoria directamente sobre los componentes de cómputo mediante técnicas de unión en un empaquetado tridimensional. Conceptualmente, Z2RAM recuerda a la memoria 3D V-Cache que AMD instala en determinados modelos de sus procesadores Ryzen. En este último caso, dentro del encapsulado del chip lógico se coloca una capa adicional con memoria de tipo SRAM que aumenta la cantidad disponible de caché de tercer nivel.
En su primera versión, Z2RAM promete una densidad por bit más de cinco veces superior a la de la SRAM. Si un chip de SRAM solo puede alojar 64 MB de memoria, Z2RAM ofrece 320 MB en el mismo espacio manteniendo un ancho de banda comparable al de la SRAM. Estas cifras difícilmente impresionan frente a los aceleradores de gama alta con memoria HBM, pero para los aceleradores basados en SRAM como los de Nvidia Groq supondrían un avance notable. En concreto, los chips Groq 3 de tipo LPU ofrecen alrededor de 500 MB de memoria SRAM y, en teoría, al pasar a Z2RAM esa cantidad podría multiplicarse por cinco o más.
Según Gelsinger, el auge de la IA ha puesto de manifiesto una necesidad acuciante tanto de ancho de banda como de capacidad en los tipos de memoria que utiliza la infraestructura actual, por lo que existe un enorme interés en los desarrollos capaces de lograr un avance en este ámbito y hay recursos de capital para impulsarlos. Como explican representantes de Nagare Labs, en velocidad Z2RAM puede competir más con la SRAM, pero funcionalmente se parece más a la DRAM en cuanto al mecanismo de almacenamiento de datos. Una celda de DRAM consta de un transistor, un condensador y un condensador físico. La celda de Z2RAM contiene dos transistores, pero utiliza la capacidad de puerta del segundo transistor para almacenar la carga. En las operaciones de lectura, esto permite reducir la latencia en comparación con la DRAM.
Además, Z2RAM contempla una disposición vertical en varios niveles, como ocurre con la HBM, pero desde el punto de vista de la tecnología de fabricación esta memoria se acerca más a la formación de capas en los chips NAND, por lo que resultará bastante más barata que la HBM y más sencilla de fabricar. Los prototipos de Z2RAM todavía no han salido de los laboratorios, por lo que Nagare Labs busca un socio con una línea de producción experimentada que pueda fabricar las primeras muestras de chips de este tipo de memoria. La empresa emergente planea obtener chips funcionales en un plazo de cuatro años y poner en marcha el suministro en serie de unidades de producción en los próximos diez años.
La compañía también está dispuesta a colaborar con desarrolladores de chips de terceros que quieran integrar Z2RAM en sus componentes. Sin embargo, en ese camino aparece un obstáculo: la ausencia de una interfaz estándar. La empresa emergente podría desarrollarla por su cuenta, pero es una tarea bastante compleja. La baja estabilidad de las propiedades de los productos fabricados con semiconductores de óxido también supone un problema para escalar la producción de Z2RAM. Según representantes de Nagare Labs, los estrictos estándares del sector ya han enterrado numerosos desarrollos de nuevos tipos de memoria, pero al mismo tiempo el mercado abre nuevas oportunidades. La situación cambia con rapidez y además surgen nuevos protocolos.