Mit 176 Layer QLC NAND: Micron-2400-SSD mit 2 TB auf 3 cm kurzem M.2‑Modul

Gut ein Jahr nach der Vorstellung des ersten 176-Layer-3D-NAND mit 3 Bit pro Speicherzelle (TLC) lässt Micron eine QLC-Variante mit 4 Bit pro Zelle folgen. Bei höherer Speicherdichte und niedrigeren Kosten sind Leistung und Haltbarkeit geringer. Seinen Auftakt gibt der QLC-NAND in der SSD-Serie Micron 2400.

QLC-NAND mit seinem komplexen Speichervorgang ist bekanntlich bei Leistung und Haltbarkeit am schlechtesten unter den NAND-Flash-Typen aufgestellt und bedarf einer aufwendigen Fehlerkorrektur. Dafür bietet QLC-NAND aber die höchste Speicherdichte und damit einen Kostenvorteil. Mit neuen Generationen steigt auch die Leistung und die Haltbarkeit ist für Anwendungen mit geringem Schreibaufkommen in der Regel ausreichend.

Auf Basis der neuen Replacement-Gate-Architektur, die Micron nach der Trennung von Flash-Partner Intel eigenständig entwickelte, hat Micron im November 2020 erstmals 176 übereinander gestapelte Speicherebenen (Layer) in Serie produziert und damit die Konkurrenz überholt. Der 176-Layer-NAND kam zunächst als TLC-Variante mit 512 Gigabit pro Die und seinerzeit deutlichem Größenvorteil auf den Markt. Dass vor allem auch die Leistung gesteigert wurde, zeigt sich bei High-End-SSDs wie Corsair MP600 Pro XT und Seagate FireCuda 530, bei denen die Kombination aus Microns 176-Layer-TLC und dem Phison-E18-Controller derzeit das Maß der Dinge ist.

Erster QLC-NAND mit 176 Layern

Jetzt folgt die QLC-Version, die laut Micron „die branchenweit führende Speicherdichte“ bietet, ohne dies jedoch mit konkreten Angaben zu untermauern. Gegenüber dem noch gemeinsam mit Intel entworfenen 96-Layer-QLC-NAND soll die Leselatenz um 24 Prozent verkürzt worden sein. Zudem bietet der 176-Layer-NAND auch in der QLC-Variante ein von 1.200 MT/s auf 1.600 MT/s beschleunigtes NAND-Interface. Die Redaktion hat Micron um mehr technische Details gebeten und wird diese bei Antwort nachreichen.

Nachtrag: Wie Micron auf Nachfrage der Redaktion bestätigt hat, besitzt der 176-Layer-QLC-NAND eine Speicherkapazität von 1 Tbit pro Die und damit doppelt so viel wie die TLC-Variante mit 512 Gbit. Zur Die-Größe wollte sich Micron nicht äußern, sodass auch die Flächendichte eine Unbekannte bleibt. Mehr dazu im Update am Ende der Meldung.

Micron 2400 SSD

Bevor der neue QLC-NAND „auch in ausgewählte Micron Crucial Consumer-SSDs integriert und als Komponente für Systementwickler erhältlich sein“ wird, gibt der Speicher sein Debüt in der Client-SSD-Serie Micron 2400, die für PCs und Notebooks bestimmt ist.

Bestückt mit PCIe-4.0-Schnittstelle soll die Leistung gegenüber dem Vorgänger, Micron 2210 mit 96-Layer-QLC, „verdoppelt“ werden. Die maximale Leistung für die Modelle mit 2 TB Speicherplatz wird mit 4.500/4.000 MB/s beim sequenziellen Lesen/Schreiben angegeben. Beim wahlfreien Lesen/Schreiben sollen 650.000/700.000 IOPS erreicht werden.

	Micron 2400 SSD
Formfaktor (mm)	M.2 (22x30, 22x42, 22x80)
Interface	PCIe Gen4, NVMe 1.4
Speicherkapazitäten	512 GB	1 TB	2 TB
Seq. Lesen (MB/s)	4.200	4.500	4.500
Seq. Schreiben (MB/s)	1.800	3.600	4.000
Random Read (IOPS)	400K	600K	650K
Random Write (IOPS)	400K	650K	700K
TBW	150 TB	300 TB	600 TB
MTTF	2 Mio. Stunden
Sleep/PS4 Power (mW)	<2,5
Active Idle Power (mW)	<150
Features	Hardware-based AES 256-bit encryption, RAIN and SMART, TCG Opal 2.01, TCG Pyrite 2.01, Micron Storage Executive management tool, sanitize, secure boot

Allerdings sinkt die garantierte Schreibmenge (TBW): Bei der Micron 2210 liegen die TBW noch bei 180 TB, 360 TB und 720 TB. Bei der Micron 2400 sind es nur noch 150 TB, 300 TB und 600 TB für die Modelle mit 512 GB, 1 TB und 2 TB Speicherplatz.

Die erste 3 cm kurze 2-TB-SSD

Einen weiteren Vorteil bietet die neue Serie aber bei der Formatauswahl, denn neben 80 mm (M.2-2280) langen M.2-Modulen gibt es die 2400-Serie auch in 42 mm (M.2-2242) und sogar 30 mm (M.2-2230) kurzer Ausführung. Laut Hersteller ist die Micron 2400 SSD „die weltweit einzige M.2 SSD mit 2 TB in den Maßen von 22 mm × 30 mm“. Kioxias BG5-Serie gibt es im gleichen Format nur mit bis zu 1 TB bei zugleich geringerer Leistung.

Die Micron 2400 unterstützt NVMe 1.4 und Host Memory Buffer, was zugleich bedeutet, dass kein dedizierter DRAM-Cache vorhanden ist. Sicherheitsstandards wie AES-256, TCG Opal 2.01 und Secure Boot stehen außerdem auf der Feature-Liste. Der Stromverbrauch im aktiven Leerlauf soll gegenüber der vorherigen Generation um 50 Prozent reduziert worden sein. Micron nennt pauschal für alle Modelle eine Leistungsaufnahme von weniger als 150 Milliwatt im aktiven Leerlauf sowie weniger als 2,5 Milliwatt im Ruhemodus (PS4).

QLC gehört die Zukunft

Dass QLC-NAND voraussichtlich künftig noch viel häufiger eingesetzt werden wird, davon geht Micron aus und zitiert eine Studie von Forward Insights aus dem November 2021, die prognostiziert, dass bis zum Jahr 2023 bereit über 35 Prozent der SSDs QLC-NAND nutzen. Bis 2025 soll der Anteil von QLC sogar auf fast 80 Prozent wachsen.

Die Prognosen sind zumindest kritisch zu betrachten. Aktuell beträgt der Anteil von QLC-SSDs im Preisvergleich nur etwa 3,8 Prozent (94 von 2497 gelisteten SSDs). Wird die Suche auf Modelle ab dem Jahr 2021 begrenzt, dann liegt der Anteil bei immerhin 5,4 Prozent (23 von 427). Im weltweiten SSD-Geschäft, das vor allem auch OEM-Systeme einschließt, kann der Anteil aber bereits höher sein. Micron sieht für seinen QLC-NAND zudem auch eine Alternative für Festplatten in bestimmten Server-Anwendungen, wodurch der Anteil mittelfristig steigen kann.