Samsung: V-NAND Gen 4 verdoppelt Speicher von SSDs

Samsung verdoppelt die Kapazität des V-NAND auf 512 Gigabit und stellt auf dieser Basis extrem „große“ und extrem kleine SSDs vor. 32 TByte im 2,5-Zoll-Format oder 1 TByte auf Fingernagelgröße sind Beispiele für die neuen Möglichkeiten. Die Z-SSD ist ein gänzlich neuer Ansatz, die PM1735 arbeitet schon mit PCIe 4.0.

V-NAND Gen4 mit 512 Gigabit

Samsung hat bei der vierten Generation (V4) des V-NAND genannten 3D-NAND die Anzahl der Zellebenen (Layer) nochmals erhöht. Auf 64 Ebenen stapeln sich die Speicherzellen, genau wie beim von Toshiba und Western Digital angekündigten BiCS3-3D-NAND. Die erste Generation von Samsungs V-NAND besaß 24 Layer, die zweite verfügt über 32 Ebenen und die dritte über 48 Layer.

Wichtiger als die Zahl der Ebenen ist die Speicherkapazität, die Samsung von 256 Gigabit bei Gen3 auf 512 Gigabit bei Gen4 verdoppelt hat. Pro Ebene kommen somit auch mehr Speicherzellen unter. Neben mehr Speichervolumen verspricht Samsung zudem eine gesteigerte Leistung, die I/O-Datenrate pro Die soll auf 800 Mbit/s respektive 100 MByte/s anwachsen. Damit können auch kleinere SSDs mit wenig Speicherchips vergleichsweise hohe Transferraten erreichen. Wie bei Gen3 werden drei Bit pro Speicherzelle im TLC-Verfahren gespeichert.

Mit dem neuen V-NAND ist Samsung der Konkurrenz erneut einen Schritt voraus, denn während Toshibas BiCS3 zunächst nur 256 Gigabit liefert und erst 2017 in die Massenproduktion geht, will Samsung die 512-Gbit-Chips bereits im vierten Quartal dieses Jahres in Serie fertigen. Intel und Micron hatten zwischenzeitig mit dem 384-Gbit-3D-NAND die Führung bei der Kapazität pro Die übernommen.

32 TByte auf 2,5 Zoll mit 32 Packages

Mit Hilfe der hohen Kapazität der vierten V-NAND-Generation kann auch das Speichervolumen von SSDs verdoppelt werden. Samsung kündigte für nächstes Jahr die SAS-SSD PM1643 im 2,5-Zoll-Formfaktor an, die 32 TByte Daten fasst. Der Hersteller stapelt dabei 16 Dies des V-NAND V4 in einem Chip-Gehäuse und kommt somit auf 1 TByte pro Package. Bisher bot Samsungs PM1633a mit 15,36 TByte am meisten Speicherplatz. Mit 60 TByte hatte Seagate in diesen Tagen eine nochmals größer dimensionierte SAS-SSD für 2017 angekündigt, die allerdings in einem größeren 3,5-Zoll-Gehäuse steckt.

1 TByte auf dem Fingernagel

Auch für die winzigen BGA-SSDs, die als einzelner Chip direkt verlötet werden, bietet der V-NAND v4 neue Möglichkeiten. So verdoppelt Samsung gegenüber der PM971 die Kapazität von 512 GByte auf 1 TByte. Samsungs bisherige BGA-SSDs messen lediglich 20 × 16 mm in der Fläche. Der Nachfolger soll mit 11,5 × 13 mm nochmals kleiner ausfallen. In diesem kleinen Format wird nicht nur der Flash-Speicher sondern auch der Controller und LPDDR4-DRAM als Zwischenspeicher untergebracht. Nach eigenen Angaben nutzt Samsung dabei eine Packaging-Technik namens FO-PLP (Fan-out Panel Level Packaging).

Die neue 1-TB-Version soll bis zu 1.500 MB/s beim Lesen und 900 MB/s beim Schreiben schaffen. Denkbar ist erneut PCIe 3.0 x2 als Schnittstelle, die ein Gramm leichte SSD kann zudem mit dem NVMe-Protokoll umgehen.

Z-SSD und PCIe 4.0

Sehr wenig Details liegen zur sogenannten Z-SSD von Samsung vor. Diese soll zumindest die „grundlegende Struktur von V-NAND“ aufweisen, aber durch „ein einzigartiges Schaltungsdesign und einen Controller zur Maximierung der Leistungsfähigkeit“ viermal niedrigere Latenzen und eine 60 Prozent höhere sequenzielle Leserate als die PM963 aufweisen. Samsungs PM963 liest in der Spitze mit 2.000 MB/s, entsprechend liegt die Leserate der Z-SSD bei 3.200 MB/s. Der Leistungsvorteil soll aber vor allem durch die schnelleren Dateizugriffe gegeben sein. Ähnlich wie 3D XPoint oder andere sogenannte Storage Class Memory (SCM) ordnet Samsung die Leistung zwischen herkömmlichen SSDs und DRAM ein. Den Marktstart der Z-SSD peilt Samsung mit 1 TByte für dieses Jahr und mit 2 oder 4 TByte für nächstes Jahr an.

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Bei der Enterprise-SSD PM1735 setzt Samsung auf die kommende Schnittstelle PCI Express 4.0. Die gezeigte PCIe-Karte soll über PCIe 4.0 x8 eine Transferrate von 12 GB/s erreichen. Wann die PM1735 erscheinen soll, verriet Samsung nicht. Zunächst bedarf es einer Plattform, die PCIe 4.0 unterstützt.

M.2 32114 als neuer Formfaktor für Server

Während SSDs in der kompakten M.2-Modulbauweise bisher 22 mm breit sind, plant Samsung für das Server-Segment ein neues Format. M.2 32114 bedeutet eine Breite von 32 mm und eine Länge von 114 mm. In diesem Format sollen bis zu acht TByte Speicherplatz möglich sein. Bisher war M.2 22110 mit 22 mm Breite und 110 mm Länge das größte M.2-Format. In dieser Bauweise hat Samsung eine 4-TB-SSD mit doppelseitiger Bestückung gezeigt.