La seria situación patrimonial que atraviesa Toshiba ha entrado en una fase decisiva: se dirime quién se quedará con su negocio de memorias. Las últimas noticias decantan dos opciones: caer en manos de la china Foxconn o, si el gobierno japonés quiere evitarlo, respaldar un acuerdo con Western Digital que, como socia de Toshiba en su planta de Yokkaichi, la más moderna, amenaza bloquear la venta a terceros. A efectos de esta crónica, el caso Toshiba sirve como caja de resonancia para un fenómeno tecnológico de mayor alcance: las memorias de estado sólido. Las NAND en 3D han sido definidas como la próxima frontera, pero Intel acaba de cambiar el juego con una nueva categoría, sus 3D XPoint.
Desde hace tiempo se acelera la integración de las memorias flash en los ordenadores en forma de discos duros de estados sólido (SSD). Sin duda, estos son más rápidos en la lectura y escritura de datos que los discos duros tradicionales (HDD), y consumen menos energía. Tradicionalmente, los ordenadores han tenido dos formas de almacenar datos: 1) guardar en discos duros los grandes volúmenes durante largos períodos de tiempo, a precios en descenso sistemático y 2) por separado, usar memorias DRAM – mucho más rápidas pero más caras – para acceder a los datos instantáneos, menos voluminosos. Se espera que coexistan durante años, según para qué aplicaciones, con capacidades al alza y precios en baja. Hasta aquí, lo habitual en las TI.
Durante más de 30 años, la industria del PC ha sido el motor del mercado de las memorias DRAM, y no sólo por una cuestión de volumen: con cada versión de sistema operativo y casi con cada procesador, el consumo de memorias crecía, y la industria se dotaba de capacidad para satisfacer la demanda [o se adelantaba, facilitando al fin el descenso absoluto y relativo de los precios]. Entretanto, las memorias iban ganando puntos en la jerarquía de las arquitecturas de los centros de datos, adquiriendo una relevancia no menor a la de los servidores. Las memorias flash se impusieron cuando sus precios bajaron; sus capacidades favorecieron su adopción para más y más cargas de trabajo.
Como este no es un blog de ingeniería, se espera benevolencia del lector hacia otra digresión técnica. Hasta hace un par de años, todas las memorias flash eran planas, con una base en la que se alojaban las distintas células de almacenamiento. Para conseguir más densidad por unidad de superficie y reducir los efectos indeseables de la proximidad entre células, se optó por disponerlas en varias capas a diferentes alturas [el símil de un edificio puede ser válido] y así se han diseñado las 3D NAND. El proceso de fabricación ha sido más complejo y laborioso de lo esperado; hasta 2015 prácticamente todas las memorias flash comercializadas eran 2D.
En el presente, el mercado de memorias NAND, también llamadas flash, se abastece de cuatro fabricantes. Dos de ellos, los coreanos: Samsung y SK Hynix, compiten con dos consorcios, uno formado por Toshiba y Western Digital (tras la compra por esta de SanDisk) y el otro por Intel y Micron. Este último, con marca dual y fábrica conjunta en China. El desarrollo de las nuevas memorias 3D NAND se remonta a diez años atrás, pero sólo ahora se ven sus frutos tangibles en volumen de producción y cuota de mercado. La sola idea de un ciclo tan largo vale para ilustrar que toda decisión a la ligera entraña riesgos enormes. Que se lo digan a Toshiba.
Samsung fue el primer fabricante que consiguió producir 3D NAND a un precio competitivo, mediante un proceso vertical que define su producto como V-NAND. Su avance ha sido gradual, con sucesivas generaciones en el mercado, mientras que Toshiba y Western Digital han sabido dar un salto para igualar a su competidor coreano.
La capacidad típica de las 3D NAND es actualmente de 256 GB. En junio está previsto que Samsung inicie la producción de memorias de 64 capas y Toshiba – junto con SanDisk/Western Digital – lo hará en el tercer trimestre. A finales de año, se supone, habrá SSD de 750 GB. El coste de fabricación de cada proceso se desconoce, pero presumiblemente bajará conforme aumente la integración de un mayor número de capas y la densidad pase de 27 a 21 nanómetros.
Por tanto, tal como están las cosas, Samsung y la combinación Toshiba-SanDisk lideran los procesos de fabricación de 3D NAND en lo que se refiere a tecnología y capacidad, mientras SK Hynix iría a la zaga. También Micron, pero su alianza con Intel mira más lejos.
En realidad, las NAND 2D se mantendrán en producción como mínimo hasta finales de 2019, por lo que los fabricantes siguen invirtiendo para obtener mayores densidades: han pasado de los procesos de 20 nanómetros a los de 10 nm.
Se da por aceptado que los SSD seguirán siendo más caros que los HDD, pero el año próximo la mayoría de los ordenadores saldrán al mercado con un SSD de al menos 256 GB y un HDD de dos terabytes como mínimo para almacenar los datos de uso menos frecuente.
Estas son las circunstancias en las que ha emergido la tecnología XPoint, en la que tanto Intel como Micron llevaban años trabajando, no siempre en armonía. Finalmente, a mediados de febrero, Intel puso a la venta su primer producto comercial de esta familia, bajo la marca Optane. Mientras, Micron no ha sacado todavía el suyo – bautizado QuantX – pese a que ambos se fabrican en una planta conjunta en Dalian (China).
Circula una versión fidedigna según la cual el proceso de producción de XPoint está siendo más complejo de lo previsto inicialmente, y las velocidades obtenidas no llegan todavía a las prometidas hace más de dos años. Minucias. Los especialistas tienen bastante claro que tanto Optane como QuantX tendrán mucho recorrido como apoyo a las DRAM en los centros de datos, en los que la velocidad de lectura es un factor esencial. En cuanto a su volumen de producción, tampoco parece que supongan una amenaza para las 3D NAND, porque se dirigen a un mercado de nicho, que empieza por los hyperscalers y grandes proveedores de servicios cloud.
«Optane es un producto profundamente transformador – proclama Brian Krzanich, CEO de Intel – porque permite a los arquitectos de sistemas, tanto para PC como para centros de datos – repensar cómo construirlos en función de nuevas necesidades». Es posible que la mención del PC sea más o menos ritual: el verdadero objetivo de Intel es defender su posición dominante en los servidores para centros de datos, reforzándolo con una categoría innovadora de memorias. Para que así sea, 3D XPoint tendrá que acercarse más a las DRAM tanto en performance y coste. Cuando llegue su hora, se supone que inducirán cambios arquitectónicos, persiguiendo un mejor equilibrio entre componentes para mover los datos con más rapidez y predictabilidad.
Estas son, punto por punto, las condiciones requeridas por los hyperscalers en su constante reinvención de infraestructuras. Para Facebook, muy activo en este terreno, la prioridad era engendrar una nueva arquitectura de servidores, y lo está consiguiendo; Microsoft está nadando en las mismas aguas, mientras Google parece más interesada en desterrar definitivamente los discos duros – desesperadamente lentos para sus propósitos – y reemplezarlos masivamente por AFA (all-flash arrays). Lo que vale para estos vastos imperios online, en un día no lejano será la norma para los datacenter corporativos; es lo que venía a decir recientemente Diane Bryant, VP de Intel y primera responsable de su negocio de centros de datos.
Asó se entiende la jugada de Intel: en lugar de meterse en la pelea con los fabricantes de memorias NAND, ha desarrollado una nueva categoría. Según su documentación, Optane es 1.000 veces más rápida que una memoria flash y puede almacenar 10 veces más datos que una DRAM. A menos que cambien las condiciones del mercado, Intel no venderá estas memorias como componentes sino como producto acabado. No está clara la política comercial de Micron, pero cualquier otro competidor tiene ante sí la disyuntiva de seguir como hasta ahora o invertir en una tecnología competitiva.
[informe de Lluís Alonso]