SSDs bei Google: SLC- und MLC-Flash-Speicher sind fast gleich gut

SLC-Flash-Speicher in SSDs soll erheblich zuverlässiger sein als MLC-Speicher. Ein Vorurteil, wie eine Studie basierend auf Daten aus einem Google-Rechenzentrum zeigt.

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Für TLC-Speicher (hier im Bild) gibt es noch keine Erfahrungen. Für MLC oder SLC gilt aber: es gibt kaum Unterschiede.
Für TLC-Speicher (hier im Bild) gibt es noch keine Erfahrungen. Für MLC oder SLC gilt aber: es gibt kaum Unterschiede. (Bild: Micron)

SSDs gibt es mit SLC-, MLC- und TLC-Flash-Speicher. Ihnen sagt man unterschiedliche Zuverlässigkeiten nach. SLC wird gerne als Unternehmensspeicher eingesetzt. Zunehmend kommen aber auch MLC und der Enterprise-Ableger eMLC zum Einsatz. Bianca Schroeder von der University of Toronto hat nun zusammen mit Google Forschungsergebnisse über die Einsatzdauer von SSDs mit SLC-, MLC- und eMLC-Technik über einen Zeitraum von sechs Jahren veröffentlicht und kommt dabei zu unerwarteten Ergebnissen.

Inhalt:
  1. SSDs bei Google: SLC- und MLC-Flash-Speicher sind fast gleich gut
  2. Festplatten entwickeln nicht so häufig Bad Blocks

Zunächst müssen aber erst einmal ein paar Begriffe geklärt werden: SLC steht für Single-Level-Cell und wird allgemein als besonders zuverlässig, teuer und schnell eingestuft. MLC steht für Multi-Level-Cell und sorgte bei der breiten Einführung dafür, dass SSDs bezahlbar wurden. TLC alias Triple-Level-Cell ist für die jüngsten Kapazitätsrekorde verantwortlich, muss aber teils SLC als Cache emulieren, um zumindest zeitweise hohe Geschwindigkeiten zu erreichen. Die jeweiligen Zellen speichern entsprechend der Technik ein, zwei beziehungsweise drei Bits.

SLC-Flash ist trotz der Nutzung von nur einem Bit je Zelle nicht zuverlässiger als MLC-Speicher, der auf ähnlich kleinem Raum zwei Bits unterbringt, was die Fehleranfälligkeit eigentlich erhöhen sollte. Vergleichbar ist das mit einer Festplatte mit einer 250-GByte-Scheibe (Platter) und einem 500 GByte großen Platter. Schlägt der Lesekopf auf gleicher Länge auf den Platter auf, wird bei letzterem die doppelte Menge an Bits von der Speicherscheibe heruntergekratzt. Ähnlich verhält es sich bei Flash-Zellen, auch wenn aufgrund des Fehlens mechanischer Bauteile das Ganze bei SSDs nicht so zerstörerisch passieren kann.

Zuverlässigkeitsdaten der letzten sechs Jahre

Doch die pauschalen Vorurteile bezüglich des MLC-Speichers konnten im Google-Rechenzentrum widerlegt werden. Sie sind seit mindestens sechs Jahren nicht mehr gültig, da Bianca Schroeder seitdem auf Daten Zugriff hatte, die sich auf zehn unterschiedliche Laufwerkstypen beziehen. Dabei wurden Daten von vier MLC-, vier SLC- und zwei neueren eMLC-SSDs erfasst, die Kapazitäten zwischen 480 GByte und 2 TByte bieten. Letztere wurden nur für die letzten drei Jahre erfasst. Alle anderen für jeweils vier Jahre. Allerdings sind die Daten nur beispielhaft: Lediglich vier Hersteller sind vertreten. Welche das sind, verrät die Arbeit nicht, es sind aber alles Hochleistungs-Enterprise-SSDs für den Dauereinsatz.

Je kleiner die Strukturrate, desto höher die Raw Bit Error Rate

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Unterschiede zwischen den SSDs gibt es dennoch. Nicht zwischen MLC und SLC, sondern bei der Verwendung der Lithographie: SSDs, deren Flash-Zellen mit geringerer Strukturbreite gefertigt wurden, zeigen beispielsweise einen deutlich höheren Wert bei der Raw Bit Error Rate (RBER). Interessanterweise lässt sich anhand der RBER auch kein besonders zuverlässiger Hersteller ausmachen. Laut Schroeder ist ein Hersteller sowohl für den schlechtesten als auch den besten Wert verantwortlich.

Anhand der Google-Daten zeigen sich noch andere Phänomene: SSDs werden grundsätzlich mit Bad Blocks ausgeliefert. Hier zeigte sich, dass ein SLC-Speicher keine Vorteile hat. Der SSD-Typ, bei dem die wenigsten Datenträger ohne Fehler ausgeliefert wurden, nutzte SLC-Speicher. Insgesamt waren "nur" 97 Prozent aller SSDs mit Bad Blocks ab Werk ausgestattet. Die schlechteste SSD-Serie wurde komplett mit Fehlern ausgeliefert und arbeitet ebenfalls mit SLC-Speicher. Bei der Entwicklung solcher Bad Blocks im Laufe der Lebenszeit ist Ähnliches zu beobachten. Das schlechteste Modell hatte eine Rate von über 90 Prozent und setzt auf SLC-Speicher. Nur 30 Prozent aller Laufwerke eines MLC-Modells entwickelten hingegen Bad Blocks. Allerdings ist es für MLC-SSDs typisch, dass diese nach den ersten fehlerhaften Blöcken sehr viel schneller mehr fehlerhafte Blöcke produzieren. Die Werte sollten aber nicht überbewertet werden. Sie sind schlicht normal für SSDs.

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Festplatten entwickeln nicht so häufig Bad Blocks 
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