SanDisk Ultra II SSD im Test: Das günstigste Laufwerk mit 960 GB am Markt

nCache 2.0 mit Pseudo-SLC

Schon bei der Ultra Plus, als einem der Vorgänger der Ultra II, setzte SanDisk die nCache-Technik ein, bei der ein Teil der Speicherzellen im schnelleren SLC-Modus betrieben werden. Mit nCache 2.0 fällt der Einsatz dieses Zwischenspeichers umfangreicher aus und wird in diesem Fall mit TLC- statt MLC-Speicher genutzt.

Nutzkapazität	120 GB	240 GB	480 GB	960 GB
SLC-Cache (nCache 2.0)	5 GB	10 GB	20 GB	40 GB

Die Größe des Pseudo-SLC-Cache beträgt nach Angaben von SanDisk 5 GByte pro 120 GByte Nutzkapazität. Für das 960-GB-Modell ergeben sich demnach 40 GByte SLC-Cache, der damit deutlich größer ausfällt als Samsungs Pendant TurboWrite, das bei der 850 Evo mit 1 TByte nur 12 GByte Daten fasst.

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Der Pseudo-SLC-Cache sorgt in erster Linie für höhere Schreibgeschwindigkeit, hilft aber auch, die Write Amplification zu minimieren. Bei nCache 2.0 besitzt jedes NAND-Die einen festen Anteil, der im SLC-Modus mit einem Bit pro Zelle genutzt wird. Der verbliebene und größere Anteil des Speicherchips wird im TLC-Modus mit 3 Bit pro Speicherzelle betrieben. Die Daten aus je drei SLC-Blöcken werden nach Erreichen einer gewissen Größe auf einen langsameren TLC-Block übertragen, was SanDisk mit „Folding“ (engl. für zusammenfalten) umschreibt.

Das On Chip Copy genannte Verfahren beschreibt, dass die Daten ohne Umwege stets innerhalb eines NAND-Flash-Die vom SLC-Cache auf den TLC-Bereich übertragen werden, was den Controller entlasten und den Overhead verringern soll. Da die Daten sequenziell auf die TLC-Blöcke geschrieben werden, verringert dies die Write Amplification, zumal nicht alle im SLC-Cache zwischengespeicherten Daten zwingend auf dem TLC-Speicher landen müssen – manche Daten können zwischenzeitlich bereits gelöscht und damit überflüssig geworden sein.

HD Tach macht Caching sichtbar

Mit dem eigentlich für Festplatten entwickelten Benchmark lässt sich ein Pseudo-SLC-Cache in der Regel gut veranschaulichen. Die Angabe von 40 GB nCache passt nicht ganz zum Verlauf der Schreibrate, bricht diese doch bereits bei rund 30 GB ein. Es folgt allerdings nicht ein konstant niedriges Niveau. Stattdessen variiert die Schreibrate mit starken Schwankungen auf vergleichsweise hohem Niveau, wobei zwischenzeitlich durchaus wieder die Ausgangsleistung mit nCache erreicht wird. Dies legt die Vermutung nahe, dass nach Erreichen des Grenzwerts für den Zwischenspeicher dieser stets im Wechsel geleert und unmittelbar erneut beschrieben wird.

Multi Page Recovery

Eine Technik, die nach ähnlichem Prinzip auch in SSDs anderer Hersteller zu finden ist, hat die Ultra II sogar dem Flaggschiff SanDisk Extreme Pro voraus: Multi Page Recovery. Dabei handelt es sich um eine Maßnahme zur Fehlerkorrektur auf Seitenebene, die der Funktionsweise eines RAID 5 ähnelt. In einer Seite (Page) werden mehrere Speicherzellen zusammengefasst. Die Page bildet die kleinste les- und schreibbare Dateneinheit einer SSD und umfasst meist 4 KiB. Die nächste Strukturgröße bilden die Blöcke (Blocks), die mehrere Pages (meist 128) vereinen.

M.P.R sorgt für ein Striping auf Page-Ebene wobei neben den Nutzdaten auch Paritätsinformationen gesichert werden. Treten bei Seiten Fehler auf, die über die herkömmliche ECC nicht wiederhergestellt werden können, springt M.P.R ein und sorgt für Ersatz. SanDisk spricht davon, dass sich auf diesem Weg „einige Pages“ wiederherstellen lassen.

Die Technik wird insbesondere dann wertvoll, wenn sich die Speicherzellen nach vielen Schreib- und Löschvorgängen ihrem Lebensende nähern und Bit-Fehler häufiger auftreten. Die Rate der nicht korrigierbaren Bit-Fehler (Uncorrectable Bit Error Rate, kurz: UBER) soll auf diesem Weg gering gehalten werden. Bei einer SSD mit TLC-NAND-Flash, der potentiell eine geringere Haltbarkeit als 2-Bit-MLC-Speicher besitzt, gewinnen derartige Lösungen an Bedeutung.

Ein ähnliches Prinzip nutzen die Techniken RAIN von Micron (PDF) oder R.A.I.S.E. bei SandForce-Controllern.