SLC-, pSLC-, MLC- oder TLC-NAND?
Flash-Speicher richtig auswählen
Im Krankenhaus verfolgt der Operateur häufig auf einem Monitor in Echtzeit, was passiert, während er die Instrumente lenkt – bis mitten in der OP das Bild ausfällt. Grund für den Ausfall ist oft ein defekter Flash-Speicher.
Daher sollten bei der Verwendung von Speichertechnologien die spezifischen Anforderungen und technischen Voraussetzungen berücksichtigt werden.
NAND-Flash-Speicher wie SSDs werden in Maschinen und Geräten aus den unterschiedlichsten Bereichen eingesetzt – vom U-Boot über bildgebende Verfahren in der Medizin oder den Heim-PC bis hin zum Space-Shuttle. Da sich Speichermedien unter anderem vom Aufbau, der Performance und der Langlebigkeit unterscheiden, eignet sich nicht jede Technologie für einen branchenübergreifenden Einsatz. Denn wie alle Technologien, die Belastungen ausgesetzt sind, unterliegen auch NAND-Flash-Speicher einem Verschleiß, der die Lebensdauer deutlich reduzieren kann. Der Umfang hängt von vielen Faktoren ab, zum Beispiel von der verwendeten Flash-Technologie und der Umgebungstemperatur, aber hauptsächlich von der Menge der Schreib- und Lesevorgänge. Grund genug, sich bei der Auswahl genauer mit den wichtigsten Voraussetzungen und spezifischen Anforderungen an eine passende Lösung zu beschäftigen. Wo kommt der Flash-Speicher zum Einsatz? Wie sind die Umgebungsbedingungen? Welchen Schreib- und Lesezyklus sollte das Produkt aufweisen?
Die Auswahl des passenden „Grades“
Bei der Auswahl einer SSD ist der größte Fehler zu glauben, alle Speichertechnologien seien gleichermaßen zuverlässig, und sich daher nur auf Kosten, Leistung und eine hohe Kapazität zu konzentrieren. Denn ist der Flash-Speicher erst einmal im Einsatz, zeigt sich schnell, ob er den gegebenen Anforderungen wie z.B. einer hohen Temperatur über einen längeren Zeitraum oder beträchtlichen Lese- und Schreibzyklen gewachsen ist. Daher ist es unbedingt erforderlich, die verschiedenen Güteklassen („Grades“) von Flash-Speichern sowie deren jeweilige Schlüsselmerkmale zu berücksichtigen.
Die Zuverlässigkeit hängt von der Größe ab
SLC-, pSLC-, MLC- und TLC-NAND unterscheiden sich insbesondere hinsichtlich ihrer Größe und der möglichen Schreibzyklen. Generell gilt: Je größer der Speicher, desto zuverlässiger ist er. Je kleiner das Speichermedium, desto kleiner sind natürlich auch die Zellen. Je kleiner die Zelle und je mehr Bits sich darin befinden, umso weniger Platz befindet sich zwischen den Bits. Dies macht den Flash-Speicher anfälliger für Temperaturextreme oder für Fehler wie Schreibabbrüche, Lesefehler oder das Überspringen von Zellen. Vor allem in Industrieanwendungen oder im Gesundheitswesen, wie zu Beginn am Beispiel des Krankenhauses gezeigt, kann dies schnell zu kritischen Problemen führen.
Der Industrial Grade ist keine Pseudolösung
Insbesondere in Industrieanwendungen kann eine komplette Produktionskette von der Zuverlässigkeit nur eines Flash-Speichers abhängen. Unter Berücksichtigung der oben aufgeführten Aspekte wird schnell deutlich, dass in solchen Anwendungen nur die größten Flash-Speicher mit bis zu 100.000 Schreibzyklen verwendet werden sollten. Dabei handelt es sich um SLC- (Single-Level-Cell) NAND-Speicher, in denen pro Zelle nur ein einzelnes Bit gespeichert ist.
Häufig wird pSLC-NAND der SLC-Speichertechnologie gleichgesetzt. pSLC steht für Pseudo-Single-Level-Cell und ist eine MLC- (Multi-Level-Cell) NAND-Komponente, die nur den oberen und unteren Zustand der Zelle verwendet. Zunächst scheint dies dem Verfahren der SLC-Technologie zu entsprechen. Die MLC-Architektur sowie die feineren Leiterbahnbreiten von MLC-NAND weisen jedoch häufiger Probleme wie unerwarteten Energieverlust, Lesefehler und Datenbeschädigung, das Überspringen von Zellen sowie Fehler bei der Datenspeicherung auf. Die in vielen Industrieanwendungen erforderliche Zuverlässigkeit kann bei pSLC also nicht gewährleistet werden.
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