Kingston erweitert seine SSD-Einbauproduktlinie mit Flash-Speichertechnologie der nächsten Generation

Kingstons neueste Generation von Einbau-SSDs verfügt über eine 112- und 176-lagige gestapelte 3D-TLC- und -QLC-Flash-Architektur. Diese neueste Flash-Technologie ermöglicht SSDs mit höherer Kapazität und besserer Leistung als die frühere 96-Layer-Technologie, ohne dass dabei die Zuverlässigkeit oder Ausdauer beeinträchtigt wird. Kingstons Einbau-SSDs verwenden Flash-Speicher, der die Anforderungen an die Langlebigkeit einer breiten Palette von Anwendungsworkloads erfüllt. Die Ausdauer von SSDs ist ein entscheidender Faktor bei speziell entwickelten Systemanwendungen, da diese Systeme eine lange Lebensdauer erfordern. Vielschichtige Flash-Speicher haben auch einen Kostenvorteil, da sie den Bau von SSDs mit größerer Kapazität ermöglichen und dennoch die Kostenerwartungen der Kunden erfüllen.

(Bildquelle: Kingston)

Da sich die Flash-Generationen in den letzten Jahren weiterentwickelt haben, gab es den Irrglauben, dass der Benutzer bei einer SSD auf Ausdauer und Zuverlässigkeit verzichten muss, wenn der NAND-Flash-Chip schrumpft. Diese Denkweise ist sowohl richtig als auch falsch. Werfen wir einen Blick zurück auf die Anfänge der SSDs und auf das, was wir auf dem Weg dorthin gelernt haben, um hoffentlich alle Bedenken hinsichtlich der Verwendung von SSDs der aktuellen Generation in Computeranwendungen auszuräumen.

Als die Idee, SSDs anstelle von Festplatten zu verwenden, zum ersten Mal vorgestellt wurde, war die größte Befürchtung der Nutzer die Tatsache, dass SSDs aufgrund der Art und Weise, wie Flash auf zellulärer Ebene programmiert wird, mit der Zeit verschleißen. Die Befürchtung war: „Wenn ich meine SSD zu oft beschreibe, wird sie ausfallen und ich werde alle meine Daten verlieren.“ Dies sollte sich später als unbegründete Angst herausstellen. Außerdem gab es in der Computerindustrie schon früh Berichte darüber, dass SSDs dazu neigen, sich zu zersetzen, was bedeutet, dass das Laufwerk ausfällt und nicht mehr wiederherstellbar ist. In einigen dieser Fälle bedeutete eine „zersetzte“ SSD einen Datenverlust. Dieses Problem wurde jedoch schnell durch Verbesserungen der SSD-Firmware behoben.

Kingston hat schon früh erkannt, dass es wichtig ist, die Kunden über den Verschleiß und die Zuverlässigkeit von SSDs aufzuklären und ihnen zu versichern, dass ihre Daten sicher sind. Kingston startete eine zweijährige Aufklärungskampagne, bei der sie um die Welt reisten und mit ihren Kunden über SSDs sprachen. Diese Aufklärungskampagne erwies sich als sehr erfolgreich, da die Einführung von SSDs in clientbasierten Systemen in den folgenden Jahren schnell voranschritt.

Die ersten Mainstream-SSDs auf Flash-Basis wurden mit SLC- und MLC-Flash-Technologie (SLC: Single Level Cell, MLC: Multi Level Cell) gebaut. Damals hatte SLC eine Programm-/Löschzyklus-Bewertung von 100k Zyklen, und MLC hatte eine Programm-/Löschzyklus-Bewertung von 5k Zyklen. SLC-Flash wurde aufgrund seiner hohen Lebensdauer hauptsächlich für SSDs in Unternehmensservern verwendet, während MLC hauptsächlich für den Einsatz in Client-Notebooks und Desktop-PCs vorgesehen war.

Nachdem die SSD-Hersteller Millionen von SSDs ausgeliefert und Einblicke in die Arbeitslasten der Nutzer gewonnen hatten, wurde die Abnutzung von SSDs besser verstanden und es wurde festgestellt, dass die SSDs der ersten Generation, die mit SLC- und MLC-Flash gebaut wurden, eine Ausdauer lieferten, die weit über das hinausging, was für beide Anwendungssegmente erforderlich war. So wurde beispielsweise festgestellt, dass Client-SSDs, die MLC-Flash für typische Büroanwendungen und das Surfen im Internet verwenden, mehr als 20 Jahre zuverlässig arbeiten und damit die Nutzungsdauer des Computers, in dem die SSD installiert ist, weit übertreffen. Die gleichen Analysen wurden für Unternehmens-SSDs durchgeführt, die in herkömmlichen Servern verwendet werden. Obwohl sich die Arbeitslast eines Servers stark von der eines Clients unterscheidet, führte die zusätzliche Ausdauer von SLC-Flash zu demselben Szenario mit langer Nutzungsdauer, bei dem die Unternehmens-SSD die Nutzungsdauer des Servers bei weitem überdauern würde. Dies veranlasste die SSD-Branche dazu, die Art des in Client- und Unternehmens-SSDs verwendeten Flashs neu zu bewerten.

Kosten vs. Ausdauer

Der Flash-Speicher auf einer SSD macht 80 % der Materialkosten einer SSD aus, und Flash-Speicher mit höherer Lebensdauer kostet mehr als Flash-Speicher mit geringerer Lebensdauer. Daher begannen SSD-Hersteller wie Kingston, sich darauf zu konzentrieren, SSDs für die Anwendungen zu entwickeln, in denen die Laufwerke eingesetzt werden sollten, und keine zusätzlichen Kosten zu verursachen, wo dies nicht notwendig war. Diese Designstrategie hat einen großen Kostenvorteil für den Endnutzer, da er nicht für Ausdauer bezahlt, die er nie nutzen wird.

Ein weiterer Aspekt der SSD-Zuverlässigkeit sind die Fortschritte in der SSD-Controller-Technologie. Alle SSDs sind mit einem hochentwickelten Flash-Controller ausgestattet, der Lese- und Schreibvorgänge auf der SSD, Verschleißausgleich und Fehlerkorrektur verwaltet. Flash-Controller verwenden proprietäre Firmware, die speziell für einen bestimmten Flash-Speichertyp entwickelt wurde. Das bedeutet, dass der Firmware-Code speziell für einen bestimmten Flash-Typ optimiert ist, was eine bessere Flash-Verwaltung und letztendlich eine zuverlässigere SSD ermöglicht.

Heute sind sowohl SLC- als auch MLC-SSDs nur von einer begrenzten Anzahl von SSD-Anbietern erhältlich, die auf Nischenanwendungen abzielen, und diese SSDs haben einen sehr hohen Preisaufschlag. Für Mainstream-Laptops, -Desktops und -Server verwenden SSD-Hersteller wie Kingston TLC- (Triple Level Cell) und QLC-Flash (Quad Level Cell) auf ihren SSDs der neuesten Generation. TLC- und QLC-basierte SSDs bieten heute das beste Gleichgewicht zwischen Ausdauer, Zuverlässigkeit und Kosten für den Endkunden bei Client- und Unternehmensanwendungen. Nutzer haben heute die einzigartige Möglichkeit, aus einem Menü von SSDs auszuwählen, das die gewünschte Leistung und Lebensdauer zum niedrigsten Preis in der Geschichte der SSDs bietet.

Ein tieferer Einblick in TLC- und QLC-Flash

TLC-Flash (Triple-Level-Cell-Flash) ist ein Typ von NAND-Flash-Speicher, der drei Datenbits pro Zelle speichert. TLC-Flash ist der heute am häufigsten verwendete Flash-Speicher für SSDs, sowohl für Client- als auch für Unternehmensanwendungen. TLC-SSDs eignen sich hervorragend für eine Vielzahl von Arbeitslasten, bei denen die Lese- und Schreibvorgänge auf der SSD relativ gleich sind. Diese Art von Arbeitslasten ist bei Verbraucher-PCs, Client-/Büro-PCs und sogar bei den meisten Mainstream-Server-Arbeitslasten üblich. QLC steht für Quad-Level-Cell. Bei dieser Art von Flash-Speicher werden pro Zelle vier Bits an Daten gespeichert. QLC-SSDs bieten in der Regel eine geringere Ausdauer als TLC-SSDs, allerdings zu einem niedrigeren Preis. QLC-SSDs eignen sich hervorragend für SSDs mit höherer Kapazität, die in eher lesezentrierten Anwendungen eingesetzt werden. Es handelt sich dabei um Anwendungen, die selten Daten schreiben und häufig oder selten lesen. Was QLC-SSDs so attraktiv macht, ist ihr niedriger Preis. QLC-SSDs können die Gesamtsystemkosten erheblich senken, da QLC-SSDs in der Regel 10 % billiger sind als TLC-SSDs.

Der Wechsel zu SSDs mit höherer Kapazität

Wie in der Festplattenindustrie werden auch die SSDs mit der geringsten Kapazität alle paar Jahre größer, da sich die Flash-Speichertechnologie weiterentwickelt. Die Nutzer verlangen auch nach SSDs mit größerer Kapazität, um mehr Daten in ihren Anwendungen zu speichern und zu erfassen. Sowohl TLC- als auch QLC-basierte SSDs werden heute im Allgemeinen als „preiswert“ angesehen, so dass die Nutzer beim Kauf einer SSD zukaufen. Für einige zweckbestimmte Computeranwendungen, bei denen die Langlebigkeit des Systems wichtig ist, kann diese höhere Kapazitätsgrenze für SSDs einen Vorteil für die Ausdauer haben. SSDs können vom Benutzer für eine erhöhte Ausdauer konfiguriert werden, indem die SSD einfach mit einem großen Reservebereich partitioniert wird. Die SSD-Industrie nennt dies „Overprovisioning“ (Überdimensionierung). Dadurch kann der SSD-Controller den freien Bereich für ausgemusterte Blöcke und einen effizienteren Verschleißausgleich nutzen.

Weitere Zuverlässigkeitsmerkmale in SSDs von Kingston

• Einbau-SSDs von Kingston verfügen über eine Vielzahl von wichtigen Zuverlässigkeitsmerkmalen für speziell entwickelte Anwendungen.
• Thermische Drosselung - Kingstons SSDs enthalten einen thermischen Drosselungsmechanismus in der Firmware, der die Performance der SSDs reduziert, wenn sie ihre maximale Betriebstemperatur erreicht. Dies schützt das Laufwerk vor Ausfällen und vor allem vor dem Verlust von Benutzerdaten.
• Langlebigkeit - Kingstons SSDs sind langlebiger als rotierende Festplatten, da sie keine beweglichen Teile haben, die sich abnutzen oder vorzeitig brechen könnten. Damit sind SSDs ideal für mobile Fahrzeuganwendungen und Systeme, die häufig von Ort zu Ort transportiert werden. SSDs sind ideal für Umgebungen mit starken Erschütterungen und Vibrationen.
• Schutz vor plötzlichen Stromausfällen - Kingstons Einbau-SSDs verfügen über Firmware-Funktionen zum Schutz vor unerwarteten Stromausfällen. Plötzliche Stromausfälle sind in manchen Umgebungen unvermeidlich und SSDs müssen über einen eingebauten Schutz verfügen, um sicherzustellen, dass sich das Laufwerk beim nächsten Stromzyklus wieder ordnungsgemäß erholen kann. Der Test auf plötzlichen Stromausfall ist ein wichtiger Bestandteil des Qualifizierungsprozesses von Kingston für alle von Kingston hergestellten SSDs.
• 100%-SSD-Tests - Kingston testet 100% der SSDs, die die Fertigungsstraße verlassen. Kingston hat Milliarden von Dollar in Testgeräte investiert, um ein Höchstmaß an Qualität und eine niedrige Fehlerquote zu gewährleisten.