Компания Intel анонсировала первое существенное обновление своей технологии eXtreme Memory Profile (XMP) с момента появления этого стандарта в 2007 году, предложив дополнительные профили и предоставив (наконец-то!) возможность придумать им название.

Технология XMP 3.0 будет представлена вместе с модулями памяти DDR5. Число доступных заводских профилей увеличено с двух до трех. К ним можно добавить еще два своих собственных профиля.

Профили памяти представляют собой настроечные параметры (тактовая частота, тайминги и т.д.), которые помогают увеличить производительность модулей. Поскольку одна и та же тактовая частота и тайминги не всегда обеспечивают наилучшую производительность, для модуля оперативной памяти задаются таблицы настроек, которые хранятся в небольшом чипе Serial Presence Detect.

На скриншоте приложения CPU-Z видно, что для модуля XMP 2.0 доступно три стандартных отраслевых профиля, а также один высокопроизводительный профиль XMP.

Согласно спецификации, модулю разрешено иметь два статических профиля XMP поставщика, а с появлением стандарта XMP 3.0 их число увеличивается до трех. Помимо трех заводских профилей XMP еще два профиля можно задать самостоятельно. Так даже лучше? Каждому из профилей можно присвоить свое название. Контрольная сумма CRC помогает исключить ошибки, после чего данные записываются в модуль.

Все это компания Intel делает не только для того, чтобы сделать свою дорогостоящую память более привлекательной. Настройки предоставляют вполне конкретные преимущества. Процессоры Alder Lake 12-го поколения поддерживают технологию Dynamic Memory Boost, которая позволяет процессорному контроллеру памяти в зависимости от задачи переключаться со стандартных скоростей JEDEC на частоту XMP. Благодаря таком решению в долгосрочной перспективе процессоры 12-го поколения и более поздних версий в зависимости от ситуации будут придерживаться определенных таймингов или задержек, что приведет к повышению эффективности функционирования приложений. Таким образом, наличие таймингов XMP сулит Intel дополнительную выгоду.

Возможно, в долгосрочной перспективе все это пойдет на пользу и процессорам AMD Ryzen. Поскольку большинство систем и ноутбуков в мире построены на базе процессоров Intel, чипам AMD в ущерб себе приходилось иметь дело с профилями, которые больше подходят для продукции Intel. Но с ростом популярности Ryzen некоторые производители стали предлагать память, настроенную специально для оборудования AMD. Благодаря дополнительным профилям XMP они смогут предложить как профили для процессоров Intel, так и профили для чипов AMD.

Сегодня профили памяти могут показаться вспомогательным параметром, о котором не стоит особо беспокоиться, но когда-то они являлись объектом конкуренции. В 2006 году Nvidia и Corsair первыми представили Enhanced Performance Profiles для модулей памяти DDR3. Компания Nvidia предлагала собственные модули в качестве SLI-Ready Memory для своих материнских плат nForce 590 SLI, конкурировавших с чипсетами Intel. В 2007 году Intel в сотрудничестве с Kingston ответила первыми спецификациями DDR3 XMP и в конечном итоге одержала верх, заставив Nvidia отказаться от проектирования процессорных чипсетов.

Доминирование Intel и стремление поставщиков оперативной памяти настраивать свои модули только для продукции Intel заставили AMD в 2012 году представить собственный профиль AMD Memory Profile. Компания до сих пор поддерживает AMP, и активизация XMP на материнской плате Ryzen в большинстве случае приводит к включению профиля AMP, даже если память на самом деле не адаптирована к особенностям технологий AMD.

Будем надеяться, что с появлением спецификаций XMP 3.0 профилей хватит всем.

Цены на ПК, смартфоны и планшеты продолжают расти. Винить в этом принято высокие цены на электронные компоненты и комплектующие. Дефицит микросхем DRAM, флеш-памяти, аккумуляторных батарей и дисплеев больно ударяет по кошелькам потребителей.

Некоторое облегчение ожидается лишь в следующем году, когда цены на оперативную память DRAM и флеш-память NAND, которая используется в твердотельных накопителях, начнут постепенно снижаться. Впрочем, согласно прогнозам директора Gartner по исследованиям в области электронных компонентов Йона Эренсена, в 2019 году цены упадут очень ощутимо.

Вполне возможно, что этот факт отразится на ценах ПК и мобильных устройств. Однако проецировать конкретное влияние ценовых колебаний памяти NAND и DRAM на стоимость ПК и мобильных устройств и строить точные прогнозы еще слишком рано.

Если цены будут падать, у пользователей по крайней мере появится возможность приобретать компьютерные компоненты в магазинах и собирать ПК самим. Цены же на готовые продукты будут зависеть от того, куда производители ПК повернут экономию, образовавшуюся в результате удешевления электронных компонентов.

Вполне возможно, что цены на ПК и мобильные устройства вновь начнут снижаться, и тогда возродится тенденция, которая продолжалась более десяти лет. Но некоторые поставщики могут предпочесть собственную прибыль, а не экономию их клиентов. Именно так на протяжении всей своей истории поступала компания Apple.

Цены на мобильные устройства и ПК могут сохраняться высокими, но тогда покупатели должны получать больше за свои деньги. В этом случае при той же цене устройства смогут похвастаться большим объемом высокопроизводительной памяти, дополнительной емкостью хранения и экранами с высоким разрешением.

По оценкам Gartner, с середины 2016 года цены на память DRAM для ПК удвоились. Сейчас модуль объемом 4 Гбайт стоит 25 долл., тогда как в середине прошлого года его можно было купить за 12,50 долл. Стоимость твердотельных накопителей в пересчете на гигабайт увеличивается пропорционально ценам на флеш-память NAND. В Gartner полагают, что цены на флеш-память NAND и память DRAM в текущем квартале достигнут своего максимума.

Реагируя на происходящее, в Lenovo пересматривают свои цены на перснальные компьютеры. HP пока цены не повышает, но переходит на выпуск более производительных и дорогих продуктов. «Мы нацелены прежде всего на рост рентабельности, а не объемов», – заявил президент направления персональных систем HP Рон Кофлин.

Чем же обусловлено столь заметное повышение цен? Производители стали оснащать свои устройства более быстрой оперативной памятью и средствами хранения большей емкости, вследствие чего спрос на соответствующие компоненты вырос. В авангарде этого процесса оказалась компания Apple, увеличившая объем оперативной памяти и емкость средств хранения в своих Mac, iPhone и iPad. Ее примеру последовали другие производители. Например, Samsung снабдила новую версию телефона Galaxy S8+ оперативной памятью емкостью 6 Гбайт и памятью хранения объемом 128 Гбайт, и теперь этот телефон по характеристикам вполне сравним с тонкими и легкими ноутбуками.

Приложения виртуальной реальности и игры заставляют поставщиков добавлять в свои устройства все больше памяти и емкости хранения. Из-за резко выросшего спроса на память DRAM и твердотельные накопители устойчивость рынка оказалась нарушена.

«Телефоны, ПК и устройства Интернета вещей генерируют все больше данных, это ведет к увеличению потребностей серверов, на которых хранятся облачные данные, в дополнительной флеш-памяти, – указал Эренсен. – Потребности ЦОД в увеличении объемов оперативной памяти и емкости средств хранения обусловлены также ростом популярности аналитических приложений и систем машинного обучения».

Выросший спрос привел к дефициту оперативной памяти и средств хранения, что позволило производителям и поставщикам поднять цены. Вместе с тем увеличение спроса заставляет компании расширять свои производственные мощности и наращивать объемы выпуска памяти и средств хранения. По прогнозам Gartner, к 2019 году рынок будет насыщен памятью DRAM и флеш-памятью NAND, а цены пойдут вниз.

Такой цикл повторяется примерно через каждые два года. В 2011 году цены на память DRAM стали снижаться в условиях уменьшения спроса на ПК и глобального экономического спада.

По словам Эренсена, растущая активность Китая на рынке электронных компонентов может привести к еще более сильным ценовым колебаниям. В 2014 году в Китае объявили о намерении инвестировать в ближайшие десять лет в отрасль электронных компонентов 150 млрд долл. Если это произойдет, то китайские микросхемы флеш-памяти и памяти DRAM довольно быстро наводнят рынок, а цены пойдут вниз.

«Китай намеревается покорить рынок электронных компонентов в глобальном масштабе», – подчеркнул Эренсен.

Компания Samsung представила первый в мире модуль памяти DRAM LPDDR4 объемом 8 Гбайт, который в два раза превосходит по емкости и производительности типичные модули DRAM для ПК.

Новая память DRAM LPDDR4 (low power, double data rate 4) выпускается по 10-нанометровой технологии, что позволяет увеличить ее емкость в два раза по сравнению с существующей памятью DRAM с нормой проектирования 20 нм. Мобильный модуль имеет размеры 15 x 15 x 1 мм. Теперь компания Samsung планирует перевести все свои заводы на 10-нанометровый технологический процесс.

В большинстве ультратонких ноутбуков старшего класса уже сейчас установлены 8 Гбайт памяти DRAM. Новые же модули Samsung LPDDR4 емкостью 8 Гбайт помогут увеличить объем оперативной памяти мобильных устройств.

В ходе тестирования скорость передачи данных при использовании новой памяти Samsung достигала 4,266 Мбит/с, что в два раза превосходит пропускную способность существующей памяти DDR4 и позволяет повысить эффективность функционирования виртуальных машин и обеспечить более плавное воспроизведение видео 4K UHD.

«Таким образом, при наличии 64-разрядной шины памяти общая пропускная способность превысит 34 Гбайт/с», – заявили в Samsung.

Модуль памяти объемом 8 Гбайт для мобильных устройств включает в себя четыре новейших микросхемы LPDDR4 емкостью 16 Гбит.

В августе прошлого года компания Samsung представила первую микросхему DRAM LPDDR4 емкостью 12 Гбит, изготовленную по 20-нанометровому технологическому процессу. И вот спустя 14 месяцев анонсирована микросхема DRAM LPDDR4 емкостью 16 Гбит с нормой проектирования 10 нм и модуль объемом 8 Гбайт, который позволит наладить выпуск мобильных устройств следующего поколения с еще более высоким уровнем производительности.

Теоретической основой для создания таких программ стали опубликованные в прошлом году университетом Карнеги-Меллона и корпорацией Intel работы, в который говорилось о возможности изменения значений, хранящихся в ячейках памяти, в результате многократного обращения к соседним ячейкам – этот процесс называется «переключением битов» (bit flipping).

Стремясь увеличить емкость микросхем памяти, производители размещают ячейки все ближе друг к другу, а это в свою очередь приводит к снижению устойчивости памяти DRAM к электрическим помехам.

«Об электрических наводках производителям известно давно, но эта проблема всегда интересовала их скорее с точки зрения надежности, чем безопасности», – указал инженер-программист Google Марк Сиборн. Вместе с тем, исследование Google показало, что переключение битов может иметь гораздо более серьезные последствия.

В ходе проведенных испытаний выяснилось, что из 29 портативных компьютеров на платформе x86, выпущенных в период с 2010 по 2014 год, многие оказались уязвимы к воздействиям подобного рода. Во всех ноутбуках, производители и модели которых не называются, была установлена память DDR3 DRAM.

«Недостаток технической информации не позволяет нам с уверенностью утверждать, какие компьютеры подвержены влиянию электрических помех в большей степени, – отметил Сиборн. – Мы не знаем точно, сколько машин пострадают в результате такой атаки и в каких случаях уязвимость можно ликвидировать».

Два эксплойта Google, использующие технику, которая получила название rowhammering, многократно обращались к ячейкам памяти в одном ряду, что приводило к инвертированию битов данных, хранящихся в соседних ячейках.

Благодаря применению техники rowhammering исследователям удалось создать эксплойт для проведения атаки с повышением уровня привилегий и выходом за рамки песочницы Chrome, которая ограничивала возможности приложений, запущенных в среде браузера. Выйдя за рамки песочницы, программный код получает возможность прямого доступа к операционной системе.

Второй эксплойт использовал технологию переключения битов для получения привилегий уровня ядра. Инвертированию битов подвергалась таблица страниц, которая служила для отображения виртуальной памяти на физическую. После проведения атаки код получал доступ по чтению и записи ко всей физической памяти компьютера.

В новейших чипах памяти DDR4 DRAM, пришедших на смену микросхемам DDR3 во многих ПК и серверах, последствия манипулирования битами не столь заметны. Но соответствующие решения внедрялись исключительно из соображений повышения надежности памяти.

«История показывает, что вопросы, поднимаемые в целях повышения уровня надежности, зачастую оказывают очень серьезное влияние на безопасность, и проблема манипулирования битами – хороший тому пример, – подчеркнул Сиборн. – Многие уровни компьютерной безопасности выстраивались, исходя из предположения о том, что содержимое отдельных областей памяти остается неизменным до тех пор, пока эти области не будут перезаписаны».

Если цены упадут, это отразится на доходах производителей электронных компонентов. По мнению аналитиков Gartner, оборот на этом рынке в 2015 году вырастет на 5,4%, тогда как ранее ожидалось его увеличение на 5,8%. Основной причиной, заставившей компанию пересмотреть ранее озвученный прогноз, стало ожидаемое падение цен на микросхемы DRAM, на которые приходится значительная часть всех продаж отрасли электронных компонентов. Электронные компоненты используются сегодня в компьютерах, мобильных устройствах, автомобилях, медицинской технике, различных машинах и механизмах, телевизорах и другом электронном оборудовании.

Для отрасли микросхем DRAM вообще характерны серьезные ценовые перепады. Циклическое изменение спроса и предложения приводит к резким колебаниям цен. «В прошлом году, например, цены на микросхемы памяти стабилизировались на фоне образовавшегося дефицита, – отметил директор Gartner по исследованиям Джон Эренсен. – В 2014 году выручка производителей микросхем DRAM увеличилась на 31,7%, тогда как в этом году ее рост сократится до 7,7%».

Ранее ведущие поставщики памяти Toshiba и Samsung старались ограничивать предложение микросхем DRAM на фоне снижения поставок ПК. В середине 2013-го года, после того как спрос превысил предложение, цены стабилизировались. Компании сократили поставки микросхем DRAM, увеличивая одновременно производство флеш-памяти NAND по мере роста спроса на компоненты хранения для мобильных устройств.

Однако после начала масштабной модернизации предприятиями своих мобильных и настольных компьютеров поставки ПК также стабилизировались, и потребность в оперативной памяти стала расти. По оценкам аналитиков IDC, глобальные поставки ПК в текущем году сократятся лишь на 3,3% (ранее прогнозировалось более существенное падение продаж), а в 2016-м году – на 1,8%.

Большинство современных ПК оснащается памятью DDR3 DRAM, но в серверы производители все чаще устанавливают память DDR4, которая работает быстрее и отличается более высокой эффективностью энергопотребления. Память DDR4 сейчас стоит дороже, но по мере увеличения спроса и объемов поставок цены будут снижаться. В нынешнем году статус основной памяти для ПК сохранит DDR3, однако в ближайшие годы ее популярность пойдет на убыль.

По информации онлайн-сервиса Dramexchange, отслеживающего цены на память, в настоящее время микросхемы DDR3 емкостью 4 Гбит продаются за 3,10-3,95 долл., а микросхемы DDR3 емкостью 2 Гбит – за 1,75-2,50 долл.

Если продажи микросхем DRAM будут расти не так быстро, как в предыдущие годы, то ситуация с флеш-памятью, используемой в мобильных устройствах и твердотельных накопителях, а также с компонентами Интернета вещей иная. Сегмент Интернета вещей активно развивается и в предстоящие годы будет расширяться. Особенно это касается массового развертывания светодиодных светильников и «умных» лампочек. Выручка отрасли электронных компонентов от продаж промышленной электроники (которая также является составной частью Интернета вещей), по оценкам Gartner, вырастет на 9,1%.

Поставки оборудования для Интернета вещей как в потребительском, так и в промышленном секторе будут увеличиваться благодаря реализации проектов «умных» городов. Это должно способствовать дальнейшему росту доходов предприятий отрасли.

Как и в предыдущие годы, выручка поставщиков электронных компонентов от продажи мобильных устройств будет оставаться на высоком уровне. Особенно это касается беспроводных компонентов.