Controller und Flash zählen

Der grundlegende Aufbau einer SSD ist immer der gleiche: Die Daten liegen auf sehr vielen Flash-Speicherchips, die von einem Controller verwaltet werden. Bei besonders günstigen Modellen fehlt ein DRAM-Speicher als Puffer und für die Mapping-Tabelle, was die Latenz bei wahlfreien Zugriffen erhöht, die sequenzielle Lese-/Schreibgeschwindigkeit aber kaum beeinflusst.

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Platine einer SSD mit Controller, DRAM und Flash (Foto: Martin Wolf/Golem.de)

Beim Flash-Speicher gibt es Unterschiede durch die Bauweise und die Fertigung: Herstellungsverfahren wie 15 nm ermöglichen zwar kleinere, kostengünstigere Chips. Durch die enger beieinander sitzenden Speicherzellen und weniger Elektronen, um in ihnen Ladungszustände zu bilden, verringert sich prinzipiell die Haltbarkeit. Moderner Flash-Speicher besteht daher aus mehreren Zellschichten, die Hersteller nennen das 3D- oder V(ertical)-Speicher. So können gröbere Fertigungsverfahren genutzt werden, die Haltbarkeit steigt.

Viele Hersteller geben ein garantiertes Schreibvolumen in TBW an, was für Total Bytes Written oder Terabytes Written steht. Diese Angaben sind jedoch nur als Richtwert zu verstehen, die meisten SSDs halten in der Praxis deutlich mehr Schreibvolumen aus. Praktisch bedeuten etwa die 150 TBW der 500-GByte-Version von Samsungs 850 Evo, dass der Nutzer innerhalb von fünf Jahren täglich 80 GByte schreiben kann. Die meisten Privatanwender dürften das keinesfalls erreichen, selbst mit großen digitalen Spielearchiven samt Patches oder häufigen Ausflügen mit der DSLR oder Videodrohne.

Ohnehin treffen alle Hersteller Vorkehrungen: Ein Teil des Flash-Speichers ist nicht für den Nutzer verfügbar, diese Spare Area dient dem Over Provisioning, also Aufräumarbeiten, um alle Zellen möglichst gleichmäßig abzunutzen. Statt voller 256 GByte erhalten Anwender daher beispielsweise nur 240 GByte, gerade bei günstigen Modellen. Die setzen oft auf Flash mit 3 Bit pro Speicherzelle (TLC, Triple Level Cell), was die Haltbarkeit verglichen mit 2 Bit (MLC, Multi Level Cell) trotz aufwendiger Fehlerkorrektur einschränkt.

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In Controller von Silicon Motion (Foto: Martin Wolf/Golem.de)

Der Controller samt Interface und Protokoll bestimmt, wie flott der Speicher angesprochen wird. Üblich sind vier oder acht Kanäle, hinzu kommen Tricks wie ein Pseudo-SLC-Puffer: Eine 3-Bit-Speicherzelle wird nur mit einem Bit beschrieben, was deutlich flotter ist - in Ruhepausen verlagert der Controller die Daten. Unter Dauerlast hingegen können einige Modelle, gerade in M.2-Bauweise, hohe Temperaturen erreichen, in der Praxis geschieht das jedoch selten. Eine Hardwareverschlüsselung unterstützen mittlerweile auch günstige Controller, die Software in Form von SSD-Toolboxen gibt es als Download.

Hersteller von SSDs gibt es unzählige, der Flash-Speicher stammt aber von vier großen Produzenten: Samsung fertigt für sich selbst; IMFT (Intel Micron Flash Technologies) produziert für den eigenen Bedarf, darunter die Micron-Tochter Crucial, aber auch für andere Hersteller. Flash Forward (Toshiba und Sandisk, heute Western Digital) verwendet eigenen Speicher und verkauft ihn, Gleiches gilt für SK Hynix. Die Controller stammen meist von Marvell, Phison oder Silicon Motion - künftig könnte Maxiotek häufiger verbaut werden.

Weiter geht es mit den Empfehlungen für günstige Modelle.