Frisch-Flash

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Die Flash-Speicher-Branche boomt. Dies war auch an den Besucherzahlen des diesjährigen Flash Memory Summits abzulesen, der vom 9. bis 11. August im sonnigen Santa Clara zum sechsten Mal seine Pforten öffnete. Die Veranstalter registrierten 2250 Teilnehmer – ein Plus von zehn Prozent gegenüber 2010. Rund 60 Aussteller zeigten neue Produkte, darunter vor allem Solid-State Disks.

Eine extrem kleine und erstaunlich schnelle SSD für Embedded Systems und Tablets hatte die Firma SanDisk im Gepäck: Die iSSD mit 8 bis 128 GByte MLC-Flash folgt erstmals der sogenannten µSSD-Spezifikation der International Serial ATA Organization (SATA-IO). Sie besteht nur aus einem einzigen Bauelement mit Ball-Grid-Array-(BGA-)Anschluss zum direkten Auflöten auf Platinen, funktioniert aber wie eine komplette SATA-SSD.

Die Vorteile der SATA-µSSD im Vergleich zu anderen Embedded-Flash-Konzepten wie eMMC oder ONFI sind einerseits die schnelle Standard-Schnittstelle und andererseits der Einsatz von hoch optimierten SATA-SSD-Controllern. SanDisk etwa implementiert so die proprietäre nCache-Technik: Ein nichtflüchtiger Pufferspeicher aus Single-Level-Cell-(SLC-)Flash soll insbesondere Schreibzugriffe mit 4-KByte-Blöcken beschleunigen. Laut SanDisk liefert die iSSD bei sequenziellen Zugriffen bis zu 450 MByte/s beim Lesen und 160 MByte/s beim Schreiben.

Die Leistungsaufnahme der fingernagelgroßen Winz-SSD beträgt höchstens 2 Watt. Durchschnittlich sollen es laut SanDisk im Betrieb sogar nur 0,18 Watt sein. Beherrscht der Host das sogenannte Device Initiated Power Management (DIPM), lässt sich die iSSD bei ausbleibenden Zugriffen außerdem in einen besonders sparsamen Schlummermodus (Slumber Mode) versetzen, in dem die Leistungsaufnahme auf 10 Milliwatt sinkt. Bei künftigen SSD-Generationen wollen die Hersteller noch einen Schritt weiter gehen: Intel, Microsoft, Samsung und SanDisk haben gemeinsam bei SATA-IO bereits Vorschläge für neue Energiesparmechanismen bei SSDs eingereicht. So sollen sich künftige Flash-Disks in einen Tiefschlaf versetzen lassen, in dem die Leistungsaufnahme höchstens 5 Milliwatt beträgt. Daraus sollen sie auch besonders schnell wieder erwachen können – angestrebt werden weniger als 50 Millisekunden. Mit DIPM vergeht heute noch gut eine Sekunde, bis eine SSD aus dem Dämmerschlaf wieder erwacht.

MLC-SSD für Server

Server-SSDs und Multi-Level-Cell-(MLC-)Chips, das wollte lange Zeit nicht zusammenpassen. Doch mittlerweile stecken auch in neueren Server-SSDs anstelle des kostspieligen SLC-Flash die billigeren Multi-Level-Cell-Speicherchips, die höhere Speicherdichten zu niedrigeren Preisen erlauben. Diesen Trend untermauerte nun auch die Firma Hitachi mit der Ultrastar SSD400M. Der Hersteller bestückt die SSD mit besonders robusten 25-Nanometer-Chips aus der Produktion des Micron-Intel-Joint-Ventures IMFlash.

Die SSD400M soll ab September in zwei Versionen mit 200 und 400 GByte und SAS-6G-Schnittstelle erhältlich sein. Für die 400-GByte-Version nennt der Hersteller eine „Write Endurance“ von 7,3 Petabyte bei zufällig verteilten Zugriffen – theoretisch erreicht die Lebensdauer der SSD fünf Jahre, wenn man sie täglich zehnmal komplett überschreibt. Als Ausfallwahrscheinlichkeit spezifiziert Hitachi 0,44 Prozent Annual Failure Rate (AFR), also einen üblichen Wert für Enterprise-Massenspeicher.

Bei sequenziellen Zugriffen soll die SSD Datentransferraten von maximal 495 MByte/s (Lesen) und 385 MByte/s (Schreiben) sowie 56 000 beziehungsweise 24 000 Ein-/Ausgabegoperationen pro Sekunde (IOPS) liefern. Damit ist die mit Multi-Level-Cell-(MLC-)NAND-Flash bestückte SSD400M bei sequenziellen Zugriffen langsamer, aber bei zufällig verteilten Zugriffen etwas schneller als die Ende 2010 vorgestellte SSD400S mit SLC-Chips.

Fein-Tuning

Bei den für Notebooks und PCs interessanten 2,5"-SSDs gab es keine echten Neuankündigungen, dafür einige Detailverbesserungen. Mit einer neuen Firmware soll sich etwa bei der seit Anfang des Jahres erhältlichen Micron/Crucial m4 die Übertragungsgeschwindigkeit bei sequenziellen Lesezugriffen auf 500 MByte/s verdoppeln. Beim Schreiben steigt das Tempo leicht auf 288 MByte/s. Außerdem erhöht die neue Firmware die Transaktionsleistung beim Zugriff auf kleine Datenblöcke um 5000 bis 10 000 auf knapp 50 000 IOPS. Das Update soll „in den nächsten Wochen“ für alle Besitzer einer m4 verfügbar sein.

Der Controller-Hersteller Sandforce hat derweil seinen aktuellen SATA-6G-Chips der SF-2000-Familie für das Zusammenspiel mit Toggle-DDR-NAND aus der 24-Nanometer-Fertigung von Toshiba optimiert. Das ermöglicht größere SSDs zu geringeren Kosten. Wann die Partner von Sandforce wie beispielsweise OCZ die neuen Chips in ihren SSDs einsetzen werden, war bei Redaktionsschluss noch nicht bekannt. Beim Tempo soll alles beim Alten bleiben. Wie bei aktuellen SF-2000-SSDs mit 25-Nanometer-Flash von IMFlash – etwa der Vertex 3 von OCZ – erreichte zumindest auch das auf dem Flash Memory Summit gezeigte Demo-Laufwerk von Sandforce bis zu 500 MByte/s beim sequenziellen Lesen und Schreiben sowie 60 000 IOPS bei verteilten Zugriffen auf kleine Datenblöcke.

Hybrid-Speicher

Als Alternative zu teuren Solid-State Disks bieten sich Hybrid-Speicher an, welche die Vorzüge herkömmlicher Magnetplatten mit denen von Solid-State Disks in einem Laufwerk kombinieren. Ein Ansatz dafür ist die seit 2010 erhältliche Hybrid-Festplatte Momentus XT von Seagate im 2,5-Zoll-Notebook-Format. Sie vereint 250, 320 oder 500 GByte Speicherplatz auf Magnetscheiben mit 4 GByte Flash-Puffer, ein spezieller Controller steuert den adaptiven Cache.

Auf dem Flash Memory Summit rührte Seagate noch einmal kräftig die Werbetrommel und verkündete, bisher 1 Million Momentus XT ausgeliefert zu haben, was im Vergleich zur Gesamtzahl der Festplattenproduktion ein eher kleiner Anteil ist: Alleine Seagate verkauft pro Quartal rund 52 Millionen Laufwerke. Dennoch geht der Hersteller davon aus, dass der Absatz von Hybridfestplatten deutlich wächst. Man munkelt, Seagate könne gegen Jahresende eine neue Generation vom Stapel lassen. Eine offizielle Ankündigung blieb vorerst aber aus.

Kritiker sehen in dem Laufwerk nur einen faulen Kompromiss. Zwar arbeitet die Platte deutlich schneller als die meisten anderen herkömmlichen Magnetlaufwerke. Der gerade einmal 4 GByte große Flash-Puffer reicht allerdings nur zur Beschleunigung bestimmter Zugriffe aus. Andere aktuelle Caching-Lösungen, die auch größere SSDs als Cache für lahme Magnetfestplatten einbinden können, wie Intels Smart Response Technology zusammen mit dem Chipsatz Z68, beschleunigen schon heute viel mehr Zugriffe spürbar. Intel bietet zu diesem Zweck mit der SSD 311 alias Larsen Creek eine spezielle 20-GByte-SSD mit SLC-Flash an.

Auch OCZ plant, demnächst auf den SSD-Caching-Zug aufzuspringen. Auf dem Flash Memory Summit erspähten wir in einer Vitrine die bislang unbekannte OCZ Synapse „Cache“, die 120 GByte in MLC-Flash speichern soll. Sie soll im Paket mit einer Software namens Dataplex von der Firma Nvelo in den Handel kommen, mit der sich jeweils eine SSD und eine Festplatte vermutlich ohne besondere Hardware-Anforderungen zu einem Hybrid-Laufwerk verheiraten lässt. Mit Diskeeper ExpressCache gibt es noch eine weitere Hybridspeichertechnik dieser Art, die Samsung in neuen Gaming-Notebooks der Serie 7 einsetzen wird.

SATA Express

Da sich aktuelle SSDs mit Datentransferraten von etwas mehr als 500 MByte/s bereits den per SATA 6G maximal möglichen Nettoübertragungsraten von 600 MByte/s stark annähren, will die Industrievereinigung SATA-IO Serial ATA künftig mit der Spezifikation SATA Express beschleunigen. Geplant sind Datentransferraten von 8 und 16 GBit/s. Die Spezifikation soll bis Ende 2011 verabschiedet werden und die Entwicklung von Speichergeräten ermöglichen, die einerseits Serial-ATA-kompatibel arbeiten können und andererseits via PCI Express 3.0 Daten schneller übertragen. Man tüftelt bereits an speziellen Kabeln, die sowohl mit neuen SATA-Express- als auch mit bisherigen SATA-Strippen kompatibel sind. Ob die SSD-Hersteller schon Pläne für SATA-Express-SSDs in der Schublade haben, ist nicht bekannt. Auf dem Flash Memory Summit wollte sich gegenüber c’t noch keiner äußern. (boi)