Treffen der Flash-Päpste

Flash Memory Summit in Santa Clara

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Alle Neuheiten über Flash-Speicher und seine potenziellen Nachfolger – darum sollte es auf dem Flash Memory Summit eigentlich gehen. Doch IM Flash Technologies, ein Joint Venture von Intel und Micron, hatte kurz zuvor mit dem Flash-Nachfolger 3D Xpoint (gesprochen 3D Crosspoint) eine Bombe platzen lassen und war dann prompt nicht zum Kongress erschienen. Auch in keiner der vielen technischen Sessions äußerte sich ein Mitarbeiter dazu.

Die besten Einschätzungen zu 3D XPoint lieferte der Ingenieur und Analyst Dave Eggleston, ehemaliger Mitarbeiter von AMD, Sandisk, Micron und Rambus. Er erinnerte daran, dass Micron bereits auf dem Flash Memory Summit 2011 von Phase Change Memory (PCM) als potenziellem NAND-Nachfolger gesprochen und diese Technik auch XPoint genannt hatte – auch wenn PCM nach heutiger Kenntnis etwa dreimal so teuer wie NAND ist und nur 20 Prozent der Geschwindigkeit erreicht.

Micron hat Festspeicher mit PCM-Technk schon seit einiger Zeit im Programm, betonte bei der Vorstellung von 3D XPoint jedoch, dass es sich dabei nicht um einen PCM-Speicher handeln würde. Dennoch scheint es unwahrscheinlich, dass Micron in recht kurzer Zeit eine völlig neue Technologie zur Serienreife entwickelt hat. Eggleston nannte in seiner Präsentation dann die Technik hinter 3D XPoint „Rebranded PCM“ – und ließ das Publikum dies Mantra-artig einige Male wiederholen.

Auf einer Analysten-Tagung kurz nach dem Flash Memory Summit gab Micron dann doch noch einige Details bekannt: 3D Xpoint lässt sich nicht nur als Festspeicher, sondern auch als langsames DRAM einsetzen – etwa in Smartphones als günstige RAM-Alternative. Auf der anderen Seite verträgt es deutlich mehr Schreibzyklen als NAND und kann daher nicht nur in klassischen SSDs, sondern auch als Festspeicher in NVDIMMS zum Einsatz kommen – 3D XPoint soll über fünf Jahre hinweg kontinuierliche Schreibvorgänge aushalten.

Auch HGST setzt auf PCM – und nennt das auch so. In einer Demo zeigte die WD-Tochter eine 2-TByte-SSD mit PCM-Chips, auf die von einem anderen PC aus über RDMA (Remote Direct Memory Access) und Infiniband zugegriffen wird. Rund 2,3 µs brauchte die Antwort, eine lokale Abfrage war mit rund 1,9 µs nur wenig schneller. Schaue man sich die Anwendungs-Performance an, gebe es praktisch keinen Unterschied, meinte ein HGST-Sprecher.

Flash-Weiterentwicklungen

Konkreter wurde es bei der Weiterentwicklung von 3D-NAND-Flash. Samsung verdoppelt die Speicherkapazität pro Flash-Chip und will daraus größere und sparsamere SSDs bauen. Das hauseigene 3D-V-NAND wird nun in 48 Lagen gestapelt; dadurch erreicht Samsung 256 GBit auf einem Silizium-Die. Davon kann man mehrere übereinanderstapeln.

Samsung spricht von einer 3D-CTF-Struktur (Charge Trap Flash). Im ganzen Chip gibt es rund 1,8 Milliarden solcher Säulen, jede davon enthält 48 Zellen, von denen jede wiederum drei Bit speichert. Vor etwa einem Jahr hatte Samsung diese Triple-Level-Cells bei 3D-V-NAND eingeführt. Verglichen mit den 128-GBit-Vorgängern sollen die neuen Chips 30 Prozent weniger Energie brauchen und sich 40 Prozent effektiver herstellen lassen.

Zum Einsatz kommen die 48-lagigen Chips erstmals in Form eines Updates der Samsung 850 Evo mit 256 GByte. Für Kunden ändert sich damit wenig – nur wird die neue 850 wohl etwas sparsamer als die alte.

Auch Toshiba zeigte gestapelte Chips mit ebenfalls 48 Lagen. Sie sollen durch senkrechte Bohrungen und Durchkontaktierungen direkt durch das Silizium an Stelle von Drähten am Rand besonders schnell und sparsam sein. Toshibas neue Chips sollen mit ihren 8 bis 16 Lagen bis zu 1,2 GBit/s liefern – mehr als alle anderen Chips bei vergleichbar niedriger Kernspannung. Außerdem soll die Leistungsaufnahme um bis zu 50 Prozent sinken und die Gehäusefläche abnehmen. Ein Stapel aus 16 Lagen speichert 256 GBit.

Toshiba will die Kapazität auch mit Quadruple Level Cells (QLC) höher treiben, also 4 Bit pro Zelle speichern. QLC ist jedoch noch empfindlich: Die Ausfallrate steigt schnell an, wenn die Zellen häufig beschrieben werden. Daher sollen sie zunächst in speziellen Archiv-SSDs zum Einsatz kommen.

Mit seinem 3D-NAND und wohl auch mit QLC will Toshiba schnell die SSD-Kapazitäten erhöhen. Aus einer Roadmap ging hervor, dass das Unternehmen noch in diesem Jahr eine 16-TByte-SSD plant und die Kapazität in den nächsten drei Jahren jeweils verdoppeln will. 2018 soll es dann also eine SSD mit 128 TByte geben.

Mehr NVMe-SSDs

Schaut man sich die Neuvorstellungen in dem dem Kongress angegliederten Ausstellungsbereich an, so gibt es kaum noch SATA-SSDs, fast alles läuft über PCIe und NVMe.

Einen neuen Geschwindigkeitsrekord konnte Samsung mit seiner Server-SSD PM1725 setzen: 1 Million IOPS schafft die Karte beim Lesen, die sequenzielle Transferrate liegt bei über 5 GByte/s. Die Steckkarte benötigt einen PCIe-Slot mit acht PCIe-3.0-Lanes; die 2,5-Zoll-Version den Servern vorbehaltenen U.2-Anschluss (ehemals SFF-8639) – darüber stehen jedoch nur vier Lanes zur Verfügung. Sie ist mit Kapazitäten von 3,2 oder 6,4 TByte erhältlich.

Für Notebooks und High-End-PCs hat Samsung die PM953 vorgestellt, die es als M.2-Kärtchen mit 480 und 960 GByte Kapazität sowie als 2,5-Zoll-U.2-Laufwerk mit zusätzlich 1,92 TByte zu kaufen geben wird. Beide Versionen sind jeweils über vier PCIe-Lanes angebunden. Und zu guter Letzt hat Samsung auch noch eine SATA-SSD vorgestellt: Die Server-SSD PM1633a stellt mit 15,36 TByte einen Kapazitätsrekord auf. Preise und Einführungstermine verrät Samsung noch nicht.

Toshiba hält für Notebooks sowie PCs mit M.2-Steckplatz die XG3-Familie bereit, die bis zu 1 TByte Speicherplatz im 2280-Formfaktor bereitstellt und über vier PCIe-3.0-Lanes angebunden ist. Die XG3 ist ebenfalls im 2,5-Zoll-Gehäuse mit SATAe-Schnittstelle erhältlich.

Ebenfalls im M.2-Format, aber etwas kleiner (M.2-1620 und M.2-2230) sind die SSDs der BG1-Serie. Die mit maximal 256 GByte erhältlichen Module sind für den Einsatz in dünnen Notebooks und Tablets geeignet.

Neue Server-SSDs hat Toshiba ebenfalls angekündigt. Maximal 18 Watt sollen die Modelle der PX04P-Serie aufnehmen. Sie werden ebenfalls über vier PCIe-3.0-Lanes und das schnelle NVMe-Potokoll angesteuert. Die SSDs sind als PCIe-Steckkarte (Half-Height, Half-Length) sowie im 2,5-Zoll-Gehäuse mit U.2-Verbindung erhältlich. Erste Samples der SSDs will Toshiba im vierten Quartal ausliefern.

Die Toshiba-Tocher OCZ zeigte auf dem Flash Memory Summit eine Variante der Server-SSD Z-Drive 6000. Sie war über einen speziellen Controller an zwei PCs angeschlossen und soll im Oktober auf den Markt kommen. Die Leistungsfähigkeit leidet kaum: Die Single-Port-Version liest nach OCZ-Angaben bis zu 2,9 GByte/s, in der Dualport-Version kam sie auf jeweils knapp 1,3 GByte/s. Auch die IOPS-Leistung liegt bei gleichzeitigen Abfragen bei etwas unter der Hälfte.

Seagate stellte zwei NVMe-SSDs vor: Die Nytro XF1440 ist in Kapazitäten zwischen 400 GByte und 1,8 TByte erhältlich und soll Ende Oktober auf den Markt kommen. Die Modelle unterscheiden sich in der Haltbarkeit: Während etwa die 1,8-TByte-Version nur eine Endurance von 0,3 Drive Writes per Day (DWPD) verspricht, soll es eine etwas kleinere Version mit 1,6 TByte auf 3 DWPD bringen. Die M.2-Karte XM1440 ist mit bis zu 960 GByte erhältlich und kommt erst Anfang nächsten Jahres. Auch hier gibt es Versionen mit unterschiedlicher Haltbarkeit. Allen gemein ist die Anbindung über vier PCIe-3.0-Lanes.

Das chinesische Unternehmen Memblaze zeigte ebenfalls NVMe-SSDs: Die PBlaze4 C750 kommt mit Kapazitäten zwischen 800 GByte und 3,2 TByte, zusätzlich gibt es die PBlaze4 C950 mit 6,4 TByte. Die 750er Serie ist auch in 2,5-Zoll-Bauform mit U.2-Anschluss erhältlich. Im September sollen die SSDs auf den Markt kommen, zu Preisen hat sich das Unternehmen noch nicht geäußert.

Sandisk zeigte eine neue SATA-SSD. Die CloudSpeed Ultra Gen.II SATA SSD richtet sich nach Unternehmensangaben vor allem an Cloud-Service-Provider und Anbieter von Software Defined Storage. Sie ist in Kapazitäten bis zu 1,6 TByte erhältlich und soll sich durch einen besonders geringen Preis pro IOPS auszeichnen.

Mehr Sicherheit

Mehr Sicherheit will die Drive Trust Alliance durch komfortable Verschlüsselung erreichen. Die von der Trusted Computing Group und einigen Herstellern gegründete Initiative stellt dazu auf Sourceforge (siehe c’t-Link am Ende des Artikels) einige Tools bereit, die eine SSD mit TCG Opal-Fähigkeiten nicht nur unter Windows, sondern auch unter anderen Betriebssystemen einsetzbar macht. Bislang lassen sich Opal-Drives im Unternehmensumfeld nur unter teuren Versionen von Windows sinnvoll nutzen.

Fertig ist die Software noch nicht, die Drive Trust Alliance lädt zur Mitarbeit ein. Sie soll zuallererst für Windows, OS X und Linux geschrieben werden, aber auch Android und iOS stehen auf der Agenda. Zunächst soll eine Client-Software entwickelt werden, die ein Opal-Device initialisieren und provisionieren kann, sowie einige Programme, die den Speicher zum Lesen und Schreiben freischalten. Dies soll später auch über einen Netzwerk-Client möglich sein. Dabei ist im Design bereits festgelegt, dass man von einer SSD oder Festplatte mehrere Betriebssysteme booten kann. (ll@ct.de)

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