Was ist SLC, MLC & TLC NAND FLASH?

Jeder, der es ausprobiert hat, wird bestätigen, dass Solid State Drives (SSDs) großartig sind! Mit kürzeren Ladezeiten für Ihre Lieblings-Apps, einer höheren Gesamteffizienz und einer längeren Lebensdauer im Vergleich zu herkömmlichen drehenden Festplatten ist es kein Wunder, dass sie in jedem neuen Gerät auftauchen, das auf den Markt kommt.

Aber was macht bestimmte SSDs teurer als andere? Wie bei Rennwagen dreht sich alles um das, was sich unter der Haube befindet.

Die Anatomie einer SSD

MyDigitalSSD BP4e mSATA SSD mit zwei installierten NAND-Flash-Speicherchips. Der Controller-Chip wurde von PHISON entworfen

• A. NAND-Flash: Der Teil, in dem Ihre Daten gespeichert sind, in Blöcken mit nichtflüchtigem Speicher (benötigt keinen Strom, um Daten zu verwalten).

• B. DDR-Speicher: Geringe Menge flüchtigen Speichers (benötigt Strom, um Daten zu verwalten), der zum Zwischenspeichern von Informationen für den zukünftigen Zugriff verwendet wird. Nicht bei allen SSDs verfügbar.

• C. Controller: Dient als Hauptanschluss zwischen dem NAND-Flash und Ihrem Computer. Der Controller enthält auch die Firmware, mit deren Hilfe Sie Ihre SSD verwalten können.

Was ist NAND Flash?

Der NAND-Flash-Speicher besteht aus vielen Zellen, die Bits enthalten, und diese Bits werden entweder durch elektrische Ladung ein- oder ausgeschaltet. Wie diese Ein / Aus-Zellen organisiert sind, zeigt die auf der SSD gespeicherten Daten. Die Anzahl der Bits in diesen Zellen bestimmt auch die Benennung des Flashs. Beispielsweise enthält der Single Level Cell (SLC) Flash in jeder Zelle ein einzelnes Bit.

Der Grund dafür, dass SLC nur mit geringeren Kapazitäten verfügbar ist, liegt in der physischen Fläche, die der NAND-Flash auf der Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) einnimmt. Vergessen Sie nicht, dass auf der Leiterplatte der Controller, der DDR-Speicher und der Flash-Speicher in Standardabmessungen eingebaut sein müssen, damit sie in Ihren Computer passen. MLC verdoppelt die Anzahl der Bits pro Zelle, während sich TLC verdreifacht, und dies öffnet sich für SSDs mit höherer Kapazität.

Es gibt besondere Gründe, warum Hersteller wie SLC Flash-Speicher mit einem einzigen Bit pro Zelle bauen. SLC hat den Vorteil, dass es am schnellsten und langlebigsten ist, hat jedoch die Nachteile, dass es teurer ist, und ist bei einer Speicherkapazität von mehr Gigabyte nicht verfügbar. Aus diesem Grund wird SLC für den intensiven Einsatz in Unternehmen bevorzugt.

MLC- und TLC-Flashs sind im Vergleich zu SLC-Flashs billiger in der Herstellung. Sie sind in höheren Speicherkapazitäten verfügbar, haben jedoch einen Kompromiss zwischen einer relativ kürzeren Lebensdauer und langsameren Lese- / Schreibgeschwindigkeiten. MLC und TLC werden für den täglichen Gebrauch von Consumer-Computern bevorzugt.

Wenn Sie Ihre eigenen Anforderungen an Computing und NAND-Flash-Grundlagen kennen, können Sie nicht nur die richtige SSD auswählen, sondern auch Faktoren wie den Preis hinter dem Produkt ermitteln.

SLC (Single Level Cell)

Der Single-Level-Cell-Flash wird als Single-Bit bezeichnet, das beim Laden entweder ein- oder ausgeschaltet werden kann. Diese Art von Flash hat den Vorteil, dass sie beim Lesen und Schreiben von Daten am genauesten ist und auch die längsten Lese- und Schreibzyklen von Daten aushält. Der Programm-Lese- / Schreib-Lebenszyklus wird voraussichtlich zwischen 90.000 und 100.000 liegen. Diese Art von Flash hat sich auf dem Unternehmensmarkt aufgrund ihrer Lebensdauer, Genauigkeit und Gesamtleistung hervorragend bewährt. Mit dieser Art von NAND werden Sie aufgrund der hohen Kosten und der geringen Speicherkapazitäten nicht zu viele Heimcomputer sehen.

Vorteile:

• Verfügt über die längste Lebensdauer und Ladezyklen bei allen anderen Blitzarten.

• Zuverlässiger kleinerer Raum für Lese- / Schreibfehler.

• Kann in einem breiteren Temperaturbereich betrieben werden.

Nachteile:

• Die teuerste Art von NAND-Flash auf dem Markt.

• Oft nur in kleineren Kapazitäten erhältlich.

Empfohlen für:

• Industrielle Nutzung und Workloads, die umfangreiche Lese- / Schreibzyklen erfordern, z. B. Server.

eMLC (Enterprise Multi Level Cell)

eMLC ist MLC-Flash, wurde jedoch für den Unternehmenssektor optimiert und bietet eine bessere Leistung und Langlebigkeit. Die Lebenszyklen für Lese- / Schreibdaten werden zwischen 20.000 und 30.000 erwartet. eMLC bietet eine kostengünstigere Alternative zu SLC, behält jedoch einige der Vorteile von SLC bei.

Vorteile:

• Günstigere Alternative als SLC für eine Enterprise-SSD.

• Bessere Leistung und Ausdauer als Standard-MLC.

Nachteile:

• Passt nicht zu SLC-NAND-Flash-SSDs in der Leistung.

Empfohlen für:

• Industrielle Nutzung und Workloads, die umfangreiche Lese- / Schreibzyklen erfordern, z. B. Server.

MLC (Multi Level Cell)

MLC-Flash, wie der Name schon sagt, speichert mehrere Datenbits in einer Zelle. Der große Vorteil davon sind die geringeren Herstellungskosten im Vergleich zur Herstellung von SLC-Flash. Die geringeren Kosten bei der Flash-Produktion werden in der Regel an Sie als Verbraucher weitergegeben und sind daher bei vielen Marken sehr beliebt. MLC-Flash wird für Consumer-SSDs wegen der geringeren Kosten bevorzugt, aber die Lese- / Schreibdauer von Daten ist im Vergleich zu SLC mit etwa 10.000 pro Zelle geringer.

Vorteile:

• Geringere Produktionskosten werden an Sie als Verbraucher weitergegeben.

• Ist zuverlässiger als DC-Flash.

Nachteile:

• Nicht so langlebig und zuverlässig wie SLC- oder Enterprise-SSDs.

Empfohlen für:

• Alltagsgebrauch, Gamer und Enthusiasten.

DC (Triple Level Cell)

Mit 3 Bit pro Zelle ist der DC-Flash die kostengünstigste Art des Flashs. Der größte Nachteil dieses Blitztyps besteht darin, dass er nur für den Verbrauch geeignet ist und die Standards für den industriellen Einsatz nicht erfüllen kann. Die Lese- / Schreiblebenszyklen sind mit 3.000 bis 5.000 Zyklen pro Zelle erheblich kürzer.

Vorteile:

• Die Herstellung ist am kostengünstigsten, was wiederum dazu führt, dass SSDs billiger auf den Markt kommen.

Nachteile:

• Die Zellen überleben im Vergleich zu MLC NAND erheblich weniger Lese- / Schreibzyklen. Dies bedeutet, dass DC-Flash nur für den Endverbraucher geeignet ist.

Empfohlen für:

• Täglicher Verbrauch, Web- / E-Mail-Geräte, Netbooks und Tablets.

Der SSD-Lebenszyklus

Wie alle guten Dinge hält eine SSD nicht ewig. Wie oben erwähnt, kann der Lebenszyklus eines Solid-State-Laufwerks direkt dem NAND-Flash zugeordnet werden, mit dem es geliefert wird. SLC-Flash hält zum Beispiel länger als MLC- oder TLC-Flash, was jedoch einen hohen Preis kostet.

Bei MLC- und TLC-Flashs, die häufig in SSDs für Verbraucher verwendet werden, ist die eigentliche Frage, wie lange sie halten.

TechReport.com hat mehrere verfügbare SSDs für Endverbraucher getestet, von denen die meisten MLC NAND waren, wobei eine TLC NAND ist. Die Ergebnisse sind vielversprechend. Alle getesteten Geräte haben vor dem Fehlschlagen mindestens 700 Terabyte (TB) an Schreibzugriffen überstanden, und einige haben sogar ein Petabyte (PB) überschritten.

Dies sind viele Daten, aber lassen Sie uns dies relativieren, indem wir 1 PB auf eine SSD schreiben.

Wenn Sie sich diese Zahlen ansehen, sollten Sie wirklich Zweifel daran haben, dass Ihre SSD in kürzester Zeit ausfällt.

Wenn Sie eine MLC- oder TLC-SSD für den täglichen Verbrauch in Betracht ziehen, wie z. Wenn Sie Musik, Fotos, Software, persönliche Dokumente oder Spiele speichern, sollten Sie sich sicher sein, dass Ihre SSD mehrere Jahre hält. Diese Art der Verwendung wird im Vergleich zu der im nächsten Abschnitt beschriebenen starken Lese- / Schreibnutzung von Unternehmensservern und -computern als gering eingestuft.

Hinweis: Wenn Sie sich Gedanken über die Lebensdauer Ihrer SSD machen, können Sie mithilfe von Funktionen wie der Self-Monitoring-Analyse- und Berichterstellungstechnologie (kurz SMART) die Lebensdauer Ihrer SSD besser verfolgen.

SSDs für Unternehmen und Verbraucher

Die Unterschiede und Anforderungen, die von Enterprise-SSDs erwartet werden, machen sie zu einem Teil der Consumer-SSDs. Enterprise-SSDs erfüllen einen höheren Standard und sind in den Bereichen High-Tech-Dienste, Militär, Wissenschaft und in allen Bereichen, in denen eine große Menge an Lese- und Schreibdaten erforderlich ist, stets leistungsfähig.

Datenbankserver sind ein Beispiel dafür, wo Sie möglicherweise SSDs eines Unternehmens sehen. Diese Server sind rund um die Uhr in Betrieb. Dazu gehören: ein längerer Lese- / Schreibzyklus, schnellere Lese- / Schreibgeschwindigkeiten, höhere Zuverlässigkeit und Langlebigkeit in rauen Umgebungen.

Consumer-SSDs sind kostengünstiger und werden als abgespeckte Versionen von Enterprise-SSDs angeboten. Das hört sich vielleicht so an, als ob Ihnen bestimmte Funktionen fehlen, aber die Vorteile eines günstigeren Produkts mit größerer Speicherkapazität sind es wert. Außerdem erhöhen die Hersteller immer die Leistung von SSDs und senken gleichzeitig den Preis.

Abschließend

Zu diesem Zeitpunkt haben Sie wahrscheinlich eine gute Vorstellung vom Unterschied zwischen SLC-, MLC- und TLC-NAND-Flash. Die Grundlagen, die wir hier besprochen haben, geben Aufschluss darüber, warum manche mehr kosten als andere, und lassen keine Zweifel darüber aufkommen, welcher Flash-Typ am besten zu Ihren Anforderungen passt.

Das Wichtigste, was Sie aus diesem Handbuch herausnehmen sollten, ist, dass moderne SSDs eine beträchtliche Lebensdauer haben. Ihr Lebenszyklus sollte zwar berücksichtigt werden, Sie sollten jedoch keinesfalls daran gehindert werden, schnelleren und effizienteren Speicher zu kaufen.