Den richrigen Speicher finden

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White Paper

Welche Faktoren spielen mit bei der Speicherevaluation?

Worauf ist bei der Evaluation industrietauglicher NAND-Flash-Speicher zu achten?

 

In Zeiten des IIoT (Industrial Internet of Things) kommen industrietauglichen und langlebigen SSD-Speichern (Solid State Drive) eine besondere Bedeutung zu. Ungeplante Ausfälle lassen schnell Kosten auflaufen oder sorgen für jede Menge Chaos und Ärger. Entsprechend wichtig ist es, Stolpersteine zu vermeiden und industrielle Speichermedien seriös zu evaluieren.

Anforderungen wie die benötigte Speicherkapazität, der Temperaturbereich oder die Vibrationsresistenz werden durch die jeweilige Anwendung vorgegeben. Andere Anforderungen verlangen eine Analyse unter Berücksichtigung der Gesamtbetriebskosten (Total Cost of Ownership). Das wird insbesondere klar, wenn man die Lebensdauer einer Produktionsmaschine mit der von IT-Equipment vergleicht. Entsprechend lohnt es sich in der Industrie, in Speicher zu investieren, die sowohl langlebig als auch lange und unverändert verfügbar sind. Denn sowohl ein ungeplanter Feldausfall als auch die Qualifizierung eines neuen Speichers, wenn der ursprünglich verwendete nicht mehr erhältlich ist, sorgen schnell für hohe Kosten.

Welche Speichertechnologie benötige ich?

Die Entwicklung von SLC- hin zu MLC- und TLC-Speichern (Single-, Multi- u. Tripple Level Cell) – und schließlich zu 3D-Speichern ist stark vom Consumer-Markt getrieben. Grundsätzlich geht es darum, immer mehr Speicherkapazität auf immer kleinerem Raum zur Verfügung zu stellen, und damit den Preis pro Megabyte Speicherkapazität zu senken. Durch die wachsende Speicherdichte wird die NAND-Flash-Technologie auch bei großen Speicherkapazitäten preislich zunehmend eine Konkurrenz zu Harddisks. Auf der anderen Seite leiden durch die hohe Speicherdichte die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit der NAND basierten Speichermedien. Heute unterscheidet man folgende Technologien.

Bei SLC-NAND (Single Level Cell) wird pro NAND-Zelle nur ein Bit gespeichert. Das heisst, dass die NAND-Zelle, das kleinste Bauteil eines SSD-Speichers, nur zwei Ladungszustände kennt.

Bei MLC-NAND (Multi Level Cell), auch eMLC (Enterprise) genannt, werden pro NAND-Zelle zwei Bits gespeichert, es werden also vier Ladungszustände pro NAND ausgelesen.

Bei TLC-NAND (Tripple Level Cell) werden pro NAND-Zelle drei Bits gespeichert, es werden acht Ladungszustände pro NAND ausgelesen.

Die pSLC-NAND-Technologie (Pseudo Single Level Cell) ist ein kommerziell wie technologisch interessanter Kompromiss. pSLC-Speicher nutzen die kosteneffizienten MLC-NAND für nur zwei unterschiedliche Ladungszustände. Entsprechend ermöglichen sie deutlich mehr Schreib- und Löschzyklen (Program/Erase Cycles) als normale MLC-NAND.

Bei 3D-NAND werden planare NAND-Zellen (wie bei SLC, MLC oder TLC) vertikal übereinander gestapelt, um eine nochmals höhere Speicherdichte zu erreichen. Heutige 3D-NAND-Speicher bauen auf MLC- oder TLC-NAND auf. Sie werden auch als V-NAND oder 3D-V-NAND (Vertical) bezeichnet. Durch die kürzeren Verbindungen zwischen den Speicherzellen (Stapeltechnik) werden die Speicherkapazität und die Speichergeschwindigkeit erhöht und der Stromverbrauch reduziert.

Im Consumer-Markt werden heute vorwiegend TLC-Speicher eingesetzt. Weil sie drei Bit pro NAND speichern und wegen dem großen Produktionsvolumen bieten sie niedrige Kosten bei hoher Speicherkapazität. Allerdings ist die Haltbarkeit der gespeicherten Daten bei TLC-Speichern begrenzt. Es müssen acht verschiedene Ladungsniveaus unterscheidbar sein, um drei Bits zu lesen – schon geringe Alterungserscheinungen machen das unmöglich. Entsprechend lassen SLC am meisten Lese- und Schreibzugriffe pro NAND zu, weil sie nur zwei Ladungszustände unterscheiden. Außerdem sind die gespeicherten Daten bei SLC am haltbarsten (Retention). Die 3D-NAND-Technologie wird stetig weiterentwickelt und so wird sie mittlerweile nicht nur im Consumer-Bereich, sondern auch in der Industrie eingesetzt.

Welche Speichertechnologie für Ihre Anwendung die richtige ist, hängt ganz von Ihren Anforderungen an die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit ab.

Detaillierte Informationen mit sämtlichen relevanten Faktoren zur Speicherevaluation finden Sie im nachfolgenden White Paper. Natürlich stehen wir Ihnen aber auch persönlich für eine Beratung zur Verfügung.

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Michael Jung

Michael Jung

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