SSD: Everspins MRAM-Drive liefert enorme 1,5 Millionen IOPS

Das ist mal etwas anderes: Eine SSD mit magnetischem Speicher von Everspin gibt es nicht alle Tage zu sehen. Das NVMe-Drive ist extrem schnell und ungewöhnlich aufgebaut - dafür fasst es nur 1 GByte.

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Everspins ES1GB-01 mit MRAM
Everspins ES1GB-01 mit MRAM (Bild: Marc Sauter/Golem.de)

Der Speicherhersteller Everspin hat eine ziemlich einzigartige SSD präsentiert: Sie nutzt keinen NAND-Flash- oder 3D-Xpoint-Speicher, sondern sogenannten ST-MRAM. Das steht für Spin Torque Magnetoresistive Random Access Memory und beschreibt eine nicht flüchtige Speichertechnik, die mit zwei magnetischen Feldern und dem namengebenden Spin-Torque-Effekt arbeitet.

Bei der SSD handelt es sich um eine recht eigenwillige Konstruktion, die so nicht alltäglich ist: Auf einer PEG-Karte mit einem FPGA-basierten Controller, der PCIe 3.0 x8 und das NVMe-Protokoll unterstützt, sind zwei Steckplätze für SO-DIMMs mit DDR3-Interface untergebracht. Darin sitzen zwei Module mit ST-MRAM, die jeweils 512 MByte fassen. Everspin sieht die SSD als Machbarkeitsstudie an, ein Referenzdesign für Partner existiert.

  • Sie basiert auf 256-MBit-Chips. (Foto: Marc Sauter/Golem.de)
  • Everspins ES1GB-01 mit MRAM (Foto: Marc Sauter/Golem.de)
  • Die SSD erreicht 1,5 Millionen IOPS. (Foto: Marc Sauter/Golem.de)
Everspins ES1GB-01 mit MRAM (Foto: Marc Sauter/Golem.de)

Grundlage der zwei Speicherriegel sind die im April 2016 vorgestellten EMD3D256M-Chips, von denen jeder 256 MBit (nicht GBit!) vorhalten kann. Der Vorteil verglichen mit einer NAND-Flash-SSD mit DRAM-Cache ist die kostengünstigere Datensicherheit, auch 'in flight' gehen bei einem Stromausfall keine Informationen verloren, ohne Kondensatoren einsetzen zu müssen. Im direkten Vergleich fällt auch die Haltbarkeit viel höher aus, da ST-MRAM anders als NAND-Flash quasi keine Abnutzungserscheinungen hat.

Während die meisten Flash-SSDs bei tiefen Befehlsketten (QD32) unter Dauerlast einzig mehrere Hunderttausend Input-/Ouput-Schreiboperationen pro Sekunde schaffen, erreicht das Everspin-Drive anderthalb Millionen pro Sekunde. Die Schreibrate liegt überdies bei 6 GByte pro Sekunde, was ebenfalls ein enormer Wert ist. Folgerichtig sieht Everspin den MRAM-SSD als einen Write-Cache-Beschleuniger für bestimmte Segmente des Enterprise-Segments an.

  • Sie basiert auf 256-MBit-Chips. (Foto: Marc Sauter/Golem.de)
  • Everspins ES1GB-01 mit MRAM (Foto: Marc Sauter/Golem.de)
  • Die SSD erreicht 1,5 Millionen IOPS. (Foto: Marc Sauter/Golem.de)
Die SSD erreicht 1,5 Millionen IOPS. (Foto: Marc Sauter/Golem.de)

Die 256-MBit-Dies seien früher marktreif gewesen als erwartet und derzeit erfolge die Auslieferung an Partner, sagte uns Everspin-CEO Phillip LoPresti im Gespräch. Die Chips weisen 1 Bit pro Speicherzelle auf und werden im planaren 40-nm-Verfahren bei Globalfoundries gefertigt, einen passenden 200-mm-Wafer hatte LoPresti zu Demonstrationszwecken daher ebenfalls dabei.

Everspin erwartet, dass in Kürze die nächste Generation mit 1 GBit pro Die ihren Tape-out feiert, die bei Globalfoundries im 28-nm-SI-Prozess produziert wird. Durch einige Anpassungen seien die 1-GBit-Chips auch abseits des Shrinks sparsamer, ein DDR4-Interface mache die neuen Dies schneller. Später auf der Roadmap folgen Chips auf Basis des 22FDX-Prozesses.

LoPresti zufolge ist Everspin der Ansicht, MRAM problemlos bis hinab auf 10 nm shrinken zu können, da es gut mit kommenden Nodes skalierbar ist.

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