Langlebige SSDs

Auf diese Kriterien kommt es an

15. Mai 2023, 9:00 Uhr | Von Christian Marhöfer, Regional Director DACH, Nordics & Benelux von Kingston Technology

Durch den Einsatz des Gen-4x4-NVMe-Controllers und 3D-TLC-NAND bietet die Fury-Renegade-SSD von Kingston enorme Geschwindigkeiten von bis zu 7300/7000 MB/s beim Lesen/Schreiben und bis zu 1.000.000 IOPS.

Die Flash-Speicher-Typen der neusten Generationen bieten viele Vorteile. Wer auf die Langlebigkeit der SSDs angewiesen ist, setzt dennoch häufig auf SLCs. In vielen Fällen zu unrecht.

Fortschritte in der Flash-Technologie machen die Herstellung von SSDs möglich, die im Vergleich zur bisherigen 96-Layer-Technologie mit deutlich höherer Kapazität und verbesserter Leistung ausgestattet sind, ohne dass dabei Zuverlässigkeit und Ausdauer beeinträchtigt werden. In heutigen Geräten sind Flash-Speicher verbaut, die die Anforderungen an die Langlebigkeit für eine breite Palette von Anwendungen erfüllen. Ein wichtiger Faktor, denn die Lebensdauer von SSDs ist bei zweckgebundenen industriellen Systemanwendungen entscheidend, weil diese Systeme naturgemäß sehr lange im Einsatz sind. Darüber hinaus bietet »High Layer Stacked Flash-Memory« außerdem einen Kostenvorteil, weil sie bei gleichbleibendem Kosten-Nutzen-Verhältnis größere Kapazitäten ermöglicht.

Mit der fortschreitenden Entwicklung von Flash-Speichern in den vergangenen Jahren wuchs mit jeder Generation die Befürchtung, dass der Zuwachs an Kapazität und Geschwindigkeit letztendlich auf Kosten von Langlebigkeit und Zuverlässigkeit einer SSD ging, weil das NAND-Flash-Die mit jeder Generation schrumpfen sollte. Dieser Gedankengang ist richtig – und doch falsch. Wie kam es zu dieser Fehleinschätzung, und woran lässt sich eine zuverlässige und langlebige SSD erkennen?

Ein Kritikpunkt, der früh aufkam, als SSD-Festplatten zu einer ernsthaften Alternative für klassische HDDs aufstiegen, war die Befürchtung, dass sie aufgrund der für Flash typischen Programmierung auf Zellebene eine wesentlich kürzere Lebensdauer haben würden. Anders gesagt: Je mehr Schreibvorgänge auf einer SSD getätigt werden, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit eines Geräteversagens. Diese Befürchtung sollte sich später als unbegründet erweisen, jedoch gab es schon früh Berichte darüber, dass SSDs zum »Bricken« neigen würden, also einem plötzlichen, irreparablen Totalausfall. In einigen dieser Fälle bedeutete eine »verbrannte« SSD den unweigerlichen Verlust aller Daten – ein Problem, das jedoch schnell durch Verbesserungen der SSD-Firmware behoben wurde.

Die ersten Mainstream-SSDs auf Flash-Basis wurden mit Single-Level-Cell(SLC)- und Multi-Level-Cell(MLC)-Flash-Technologie gebaut. Zu dieser Zeit hatte SLC eine Programm-/Löschzyklusbewertung von 100.000 Zyklen, MLC dagegen lediglich 5000 Zyklen. SLC-Flash wurde aufgrund seiner hohen Lebensdauer hauptsächlich für SSDs in von Unternehmen betriebenen Serverumgebungen verwendet, während MLC hauptsächlich für den Einsatz in Client-Notebooks und Desktop-PCs vorgesehen war.
Nachdem jedoch Hersteller Millionen von SSDs ausliefern und Daten zu den Arbeitslasten der Nutzer gewinnen konnten, wurde deren Abnutzung besser verstanden – und es stellte sich heraus, dass die SSDs der ersten Generation, die mit SLC- und MLC-Flash gebaut wurden, weit langlebiger waren, als für beide Anwendungssegmente erforderlich war.

So wurde beispielsweise erkant, dass Client-SSDs, die MLC-Flash nur für typische Büroanwendungen und das Surfen im Internet verwenden, weit über 20 Jahre zuverlässig arbeiten und damit die Nutzungsdauer des Computers, in dem die SSD installiert ist, weit übertreffen können. Die gleichen Analysen wurden für SSDs durchgeführt, die in Unternehmensumgebungen und herkömmlichen Servern verwendet wurden. Und obwohl sich die Arbeitslast eines Servers stark von der eines Clients unterscheidet, führte die zusätzliche Ausdauer der SLC-Flash-SSDs ebenfalls zu einer deutlichen längeren Nutzungsdauer. Dies veranlasste die SSD-Hersteller, Flash-Speicher, der sowohl in Client- als auch in Unternehmens-SSDs verwendet wurde, neu zu bewerten.

Kosten versus Langlebigkeit

Der verbaute Flash-Speicher macht 80 Prozent der Materialkosten einer SSD aus – und mit höherer gewünschter Lebensdauer steigt ebenso der Preis, weil die Fertigungstechnologie entsprechend angepasst werden muss. Folgerichtig begannen die Hersteller damit, Geräte mit Blick auf die zu erwartenden Anwendungsbereiche zu designen und auf Langlebigkeit zu verzichten, wo sie nicht benötigt wird. Diese Designstrategie hat einen großen Kostenvorteil für Endnutzer, weil sie nicht für eine Lebensdauer bezahlen müssen, die sie nicht benötigen.