
Nicht-flüchtige Flash-Speicher

Nicht-flüchtige Flash-Speicher gibt es mit den Verbindungsschnittstellen PATA, SATA, mSATA, M.2 und CompactFlash. PATA oder Parallel ATA ist ein alter Bus-Standard mit langsamen Übertragungsraten.
PATA-SSDs haben einen Pin-Anschluss und werden heute kaum mehr genutzt. Der Nachfolger ist SATA oder Serial ATA und kommt standardmäßig als 2,5 Zoll-SSD zum Einsatz. SATA III ist der heute gebräuchliche Standard mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 6 Gbit pro Sekunde.
Für Computer in kleinem Gehäuse wie Tablet PCs wurde Mini-SATA, kurz mSATA, entwickelt. Gesteckt wird mSATA via Mini-PCIe, das Protokoll basiert allerdings auf SATA. Daher können mSATAs auch mit Hilfe eines Adapters an einen SATA-Anschluss gesteckt werden.
Die höchste Geschwindigkeit bei kleinen Abmessungen bieten M.2-Flash-Speicher. Sie werden via PCIe-Slot gesteckt und sind kompatibel mit SATA als auch PCIe. Die schnellste Variante sind M.2-Speicher, die NVMe unterstützen, denn NVMe kann sehr viele Zugriffe parallel verarbeiten (AHCI bei SATA nur 32). NVMe oder Non-Volatile-Memory-Express ist ein Protokoll, das für PCIe zur Speicherung auf NAND-Flash optimiert wurde. Das NVMe-Protokoll bietet eine hohe Übertragungsbandbreite und niedrige Latenz und erreicht eine deutlich höhere Leistung als das bei SATA-SSDs verwendete Protokoll AHCI (Advanced-Host-Controller-Interface). Das (theoretische) Maximum beträgt bei PCIe x4 Gen4 7.000 MB pro Sekunde, das ist etwa zehnmal mehr als eine SATA-SSD. Welcher Bus unterstützt wird, darüber gibt der Key Aufschluss. So nutzt B-Key nur zwei PCIe-Lanes und unterstützt SATA, während M-Key vier PCIe-Lanes nutzt und neben SATA auch NVMe unterstützt.

Zelltypen und Architektur
NAND ist ein nichtflüchtiger Flash-Speicher, der die einzelnen Speicherzellen seriell verschaltet. 3D-NAND ist die neueste Flash-Speichertechnologie, bei der Leistung und Kapazität gegenüber 2D-NAND erheblich gesteigert wurde. Während 2D-NAND flächig aufgebaut ist, werden bei 3D-NAND die Speicherzellen vertikal in mehreren Schichten gestapelt. Dadurch sind 3D-NAND-Flash-SSDs schneller und besser, verbrauchen weniger Strom und kosten weniger pro GB. Es gibt verschiedene Typen an NAND-Flash-Speichern: SLC oder Single Level Cell, MLC oder Multi Level Cell und TLC oder Triple Level Cell. QLC oder Quad Level Cell gibt es auch, sie spielen für industrielle Anwendungen aber keine Rolle.
Zelltyp | SLC | MLC | TLC |
Speicherkapazität | 1 Bit | 2 Bits | 3 Bits |
Ladungszustände | 2 | 4 | 8 |
Während SLC-Speicher schnell, langlebig, aber auch teuer sind, sind TLC-Speicher am langsamsten, haben die geringste Lebensdauer und sind am günstigsten. MLC-Speicher liegen in der Mitte. Generell kann man sagen, je mehr Daten pro Zelle gespeichert werden, desto höher ist die Abnutzung und die Lebensdauer sinkt. Wobei nur das Schreiben und Löschen, nicht das Auslesen, sich auf die Alterung auswirkt. Zudem ist bei TLC das Auslesen des Speicherzustands schwieriger, sodass sich der Aufwand für die Fehlerkorrektur erhöht.
Eine Übersicht unserer Produkte mit MLC, TLC, und SLC Chips
SLC
MLC
TLC