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SLC-, pSLC-, MLC- oder TLC-NAND?

Flash-Speicher richtig auswählen

26. April 2019, 8:57 Uhr | Von Thomas Graffweg, Line Manager Memory bei Dacom West

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Der Commercial Grade basiert auf MLC-NAND

In MLC-NAND-Speichern werden zwei Bits pro Zelle gespeichert. Um in diesem Verfahren die Werte 00, 01, 10 und 11 abzubilden, sind vier Spannungszustände erforderlich. Aufgrund der geringeren Lebensdauer von MLC-NAND-Flashs – diese ist 25- bis 30-mal geringer als die der SLC-NAND-Speicher – und der bereits genannten Fehler eignet sich MLC nur sehr bedingt für Industrieanwendungen. Dennoch entscheiden sich viele Verantwortliche für MLC-NAND-Flashs, da diese wesentlich günstiger sind als SLC-NAND und eine hohe Zuverlässigkeit sowie lange Lebensdauer in bestimmten Anwendungen nicht unbedingt erforderlich ist.

Längere Lebensdauer im OEM-Grade

OEM-Grade-Lösungen basieren in der Regel auf pSLC-NAND-Speichern. Hier werden MLC-NAND-Zellen nur mit einem Bit beschrieben, wodurch sich die Lebensdauer im Vergleich zu normalen MLC-Speichern um ca. das Sechsfache erhöht. Die Technologien des OEM-Grade sind preisgünstiger als die des Industrial Grade, allerdings muss auch hier noch mit ähnlichen Problemen wie bei MLC-NAND gerechnet werden.

Consumer-Grade: geringe Kosten für hohe Performance

Speichermedien des Consumer-Grade zeichnen sich durch niedrige Anschaffungskosten aus und sind teilweise für höchste Leistung ausgelegt. Dazu werden TLC- (Tri-Level-Cell) NAND-Flashs verwendet. In diesen wird die Spannung auf acht verschiedenen Ebenen in der Zelle gespeichert, um so drei Bits darzustellen (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111).

Die Fertigungstechnik des TLC-NAND entspricht der von MLC-NAND-Speichern. Da die Lebensdauer wiederum deutlich geringer ist (nur noch mehrere hundert Schreibzyklen), besteht hier ein größeres Risiko für unerwarteten Energieverlust, das Überspringen von Zellen, Lesefehler, Datenbeschädigung, Fehler bei der Datenspeicherung sowie Probleme in großen Temperaturbereichen.

Neuere Generationen von Consumer-Grade-Produkten verwenden darüber hinaus QLC- (Quad-Level-Cell) NAND-Flash mit vier Bits pro Zelle oder auch 3D-NAND-Speicher (TLC oder QLC). Diese haben zwar eine etwas höhere Lebensdauer, allerdings wird hier aufgrund der Wärmeentwicklung bei längeren Lese- und Schreibvorgängen die Geschwindigkeit gedrosselt. Dadurch sind diese Speichertechnologien aktuell im industriellen Umfeld nicht einsetzbar.

Fazit

Zwischen den verfügbaren NAND-Speichern gibt es erhebliche Unterschiede hinsichtlich Lebensdauer und Zuverlässigkeit. Die höchste Zuverlässigkeit und längste Lebensdauer haben Lösungen des Industrial Grade; dies wirkt sich natürlich auch auf den Preis der Speichermedien aus. Der OEM- sowie der Commercial Grade bieten Lösungen, die Zuverlässigkeit zu besseren Kosten bieten. Consumer-Grade-Produkte sollten nur für Anwendungen mit einem niedrigen Arbeitszyklus genutzt werden. Um die passende Lösung zu finden, ist es erforderlich, vorab die jeweiligen Anforderungen sowie die technologischen Voraussetzungen der Systeme genau zu prüfen.