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Die iSLC-Technik von Innodisk

Kostengünstige SSDs für die Industrie

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So langlebig und zuverlässig wie MLC-NAND-ICs, so leistungsfähig wie die SLC-Typen – und das bei einem gegenüber SLCs halbierten Preis: Die iSLC-Technik macht‘s möglich.

Für Systemintegratoren kann die Auswahl der optimalen Speicher schwierig sein. Oft liefern Speicher auf Basis von MLC-NAND-Flash-ICs (Multi-Level Cell, sie können zwei Bits pro Zelle speichern) nicht die gewünschte Leistung und Langlebigkeit. Also würden SLC-Typen (Single-Level Cell, die ein Bit pro Zelle speichern) infrage kommen – allerdings sind sie teuer, so dass sie aus Kostengründen oft ausscheiden.

Für dieses Segment, das zwischen dem SLC-Markt und dem Low-End-MLC-Markt angesiedelt ist, hat Innodisk die iSLC-Technik entwickelt. Sie basiert auf der Hardware der MLC-NAND-Flash-Speicher-Typen.

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Bild 1: Zahl der Schreib-Lösch-Zyklen (Säulen) und Rohbitfehlerraten (rot) für verschiedene NAND-Flash-IC-Typen
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Der wesentliche Unterschied: Die eigens entwickelte iSLC-Firmware sorgt dafür, dass die MLC-Typen doch nur ein Bit pro Zelle speichern, genauso wie die SLCs (siehe Bild 3).

Was auf den ersten Blick wegen der geringeren Speicherkapazität wie ein Nachteil aussieht, hat einen wichtigen den Vorteil: Die Leistungsfähigkeit der iSLC-Speicher liegt näher an der der MLCs, sie erreichen aber dennoch eine deutlich längere Lebensdauer als die MLCs. Während die iSLCs rund 20.000 Programm-Löschzyklen (P/E-Zyklen) erreichen, kommen die MLCs nur auf 3000. Damit bieten die iSLCs zwar weniger P/E-Zyklen als die SLC-Typen (60.000 bis 100.000), sie liegen aber immer noch deutlich über den Werten, die die SLCs erreichen. Burn-in-Tests haben gezeigt, dass Solid-State-Laufwerke (SSD) auf Basis der iSLC-Typen die angegebenen P/E-Zyklusbe-
schränkungen ohne Datenverlust oder Datenfehler bei Weitem übertreffen. Was die Schreibgeschwindigkeit angeht, so sind die iSLCs um 10 Prozent langsamer als SLSs, aber zweimal schneller als MLCs. Ihr Preis liegt ungefähr in der Mitte zwischen SLC- und MLC-Typen.

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Bild 2: Werden pro Tag zehn vollständige Festplatten einer 32-GB-SSD beschrieben, hält das iSLC-Gerät 5,5 Jahre. Aus MLCs aufgebaute SSDs halten kein volles Jahr.
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Um den Hintergrund zu verstehen, ein kurzer Blick auf die aktuelle Situation im Bereich der NAND-Flash-ICs: Mit fortschreitender Technologie können die Hersteller mehr Bits und damit mehr Informationen in jeder NAND-Flash-Zelle speichern. Es gibt bereits Typen, die drei Bits pro Zelle (Tri-Level-Zellen, TLC) und vier Bits pro Zelle (Quad-Level-Zellen, QLC) speichern können. Dieser Trend wird zu einer weiteren Senkung der Kosten und einer Erhöhung der Kapazität führen, weil sich die Speicherdichte weiter erhöht. Der Nachteil ist jedoch eine drastisch geringere Anzahl an P/E-Zyklen. Darunter ist zu verstehen, wie häufig das Speicherlaufwerk vollständig mit Daten beschrieben und dann gelöscht werden kann, bevor es schließlich ausfällt. Denn die Zellen sind einem natürlichen Verschleiß unterworfen: Weil für das Löschen eine relativ hohe elektrische Ladung erforderlich ist, wird die Zelle auf Dauer zerstört.


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  2. Problem sind Fehlerbits

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