Die Technologie und der Lebenszyklus von SSD – Was Sie wissen müssen

Da sich der Flash Memory Summit nächste Woche nähert, dachte ich, es wäre ein guter Zeitpunkt, sich mit der Technologie und dem Lebenszyklus der SSD zu befassen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Festplatten befinden sich Daten in SSDs nicht auf einer magnetischen Oberfläche, sondern im Inneren von Flash-Speicherchips (NAND-Flash). Eine SSD besteht konstruktionsbedingt aus einem Motherboard, einigen Speicherchips (je nach Größe des Laufwerks in GB) und einem Controller, der die SSD steuert.

Der Speicher von SSDs ist ein nichtflüchtiger Speicher, d. h. er ist in der Lage, Daten auch ohne Strom zu speichern. Wir können uns die in den NAND-Flash-Chips gespeicherten Daten als elektrische Ladung vorstellen, die in jeder Zelle erhalten bleibt. Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage: Wie lang ist die Lebensdauer bzw. der Lebenszyklus einer SSD?

Die Abnutzung des Flash-Speichers

Es ist bekannt, dass die Schreibvorgänge die Speicherzellen einer SSD verschleißen und ihre Lebensdauer verringern. Aber werden sich die Erinnerungen alle auf die gleiche Weise abnutzen?

Der in Flash-Chips verwendete Speicher ist nicht gleich, es gibt tatsächlich drei Arten von NAND:

SLC (Single Level Cell) – 1 Datenbit pro Zelle

MLC (Multi Level Cell) – 2 Datenbits pro Zelle

TLC (Triple Level Cell) oder 3-Bit-MLC – drei Datenbits pro Zelle

Sie sehen: Je mehr Ebenen eine Zelle hat, desto mehr Speicherplatz haben Bits in einer Zelle, was zur Produktion von Chips mit höherer Kapazität führt. Dank der technologischen Fortschritte von heute haben wir SSDs, die mehrere GB speichern können und das zu einem erschwinglichen Preis. Kein Wunder, dass ein aktueller Bericht zeigt, dass der TLC-Speichertyp bis Ende 2015 etwa 50 % der gesamten NAND-Chips ausmachen sollte, mit etwa 15 bis 20 % geringeren Produktionskosten im Vergleich zu MCL-Chips.

Es gibt jedoch einen Nachteil: Das Hinzufügen von mehr Bits zu den Zellen verringert deren Zuverlässigkeit, Haltbarkeit und Leistung. Es ist ziemlich einfach, den Zustand (wie viel Platz sie hat) einer SLC-Zelle zu bestimmen, da sie entweder leer oder voll ist, während es für MLC- und TLC-Zellen schwieriger ist, dasselbe zu tun, da sie mehrere Zustände haben. Dadurch benötigt eine TLC-Zelle die 4-fache Schreibzeit und die 2,5-fache Lesezeit einer SLC-Zelle. Wenn man über den Lebenszyklus einer SSD spricht, bedeutet das Speichern mehrerer Bits pro Zelle auch, den Verschleiß des NAND-Speichers zu beschleunigen.

Eine Speicherzelle besteht aus einem Floating-Gate-Transistor. Es besteht aus zwei Gates, dem Control Gate und dem Floating Gate, die durch eine Oxidschicht isoliert sind (siehe schematische Darstellung rechts). Jedes Mal, wenn Operationen durchgeführt werden, zB das Programmieren und Löschen der Zelle, verschleißt die Oxidschicht, die Elektronen auf dem Floating-Gate einfängt. Folglich kann, wenn die Oxidschicht geschwächt wird, ein Elektronendrain aus dem Floating-Gate auftreten.

Wie lange halten SSDs?

Dies ist die Millionen-Dollar-Frage, natürlich ist es nicht möglich, eine genaue Antwort zu geben, aber… lesen Sie weiter!

Der Trend bei SSDs geht dahin, sich auf die Entwicklung von Produkten zu konzentrieren, die auf 3-Bit MCL (TLC)-Speicher basieren. TLC-Speicher beginnt den Markt für SSD zu dominieren. Im allgemeinen Gebrauch scheint die 2-Bit-MLC-Technologie in Bezug auf Haltbarkeit und Leistung übertrieben zu sein, ganz zu schweigen vom SLC, dessen Notwendigkeit schwindet und fast vollständig verschwindet. Mit anderen Worten, die Hersteller verzichten zugunsten einer Kostensenkung auf einen verlängerten Lebenszyklus, um die Erweiterung des Flash-Speichers und deren Speicherkapazität zu ermöglichen.

Es scheint jedoch, dass man sich keine Sorgen um die Lebensdauer einer SSD machen muss. In einem von The TechReport durchgeführten Experiment mit 6 SSDs, um zu verstehen, wie sie Schreibvorgängen standhalten können, haben 2 von 6 Laufwerken Schreibvorgänge für 2 PB Daten verwaltet und alle getesteten SSDs konnten problemlos Hunderte von TB schreiben.

Bei einer Schreibgeschwindigkeit von 2 TB pro Jahr würde die Lebensdauer einer SSD nach den Ergebnissen des Experiments 1000 Jahre betragen (2 PB = 2000 TB / 2 TB Jahr = 1000 Jahre). Selbst mit einer erhöhten Datenmenge, die darauf geschrieben wird, könnten wir unsere SSD über Jahre und Jahre hinweg leise verwenden.


Source by Nick Liu

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