News ISSCC 2021: Die neuen 3D-NAND-Generationen im Vergleich

[MichaG]

Auf der International Solid-State Circuits Conference 2021 haben viele große Hersteller von NAND-Flash-Speicher Details zu ihren neuen Generationen 3D-NAND preisgegeben. Es zeigt sich abermals, dass Samsung nicht mehr durchweg überlegen ist. Der Bericht fasst die Eckdaten kurz zusammen und bietet einen aktuellen Vergleich.

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[deo]

Wenn Intel führend ist, dann ist SK Hynix doppelt führend, weil sie Intels NAND Sparte gekauft haben.
https://www.computerbase.de/news/wirtschaft/intel-sk-hynix-nand-ssd-sparte-verkauf.74016/

 

[lokon]

Interessante News für SSD - "Highlights" bzw. "was ich noch nicht wußte" :

• Schreibzeit / Schreibverzögerungszeit (tProg) von 2-3 ms = Millisekunden - das sind doch fast "Seek"-Times von älteren Enterprise SATA / 10.000 - 15.000 rpm Laufwerken.
• 96MB Eraseblocks ? wow - Eraseblocks spielen bei "Terabyte written" eine Rolle - ob zB eine schlechte Verwaltung dieser für die Probleme bei Apples M1 SSDs zusammenhängt - ob dann immer ~96MB (bzw. mehr) im Cache/RAM gehalten werden, bevor diese auf das Laufwerk geschrieben sind ?

Bei modernen Betriebssystemen ist ja ständig die Festplatte mit Telemetrie "beschäftigt" (Logs, Windows-Ereignisanzeige)


Anandtech hat noch:

Since 8 channels running at 1.2Gb/s is already enough for a SSD to saturate a PCIe 4.0 x4 connection, these new higher IO speeds will not be of much use to high-end SSDs until PCIe 5.0 arrives.

Der 3D TLC NAND ist schon zu schnell für PCIe 4 😳

 

[AlphaKaninchen]

Habe ich mich verlesen oder ist die Speicherdichte in meiner neuen 980 Pro höher als in meiner Samsung 870 QVO, warum habe ich dann für die 980 Pro so viel bezahlt? Ich dachte höhere Speicherdichte heist bei SSDs geringere Kosten pro TB...

Wurde bei der Einführung von V6 nicht auch gesagt das man von 1x 96 auf 2x 64 gegangen ist weil das billiger wegen der Fehlerrate, bitte kläre mich jemand auf, Danke im Voraus.

 

[deo]

Du bezahlst für die SSD mit den höheren P/E-Zyklen des NAND mehr.

 

[SaschaHa]

warum habe ich dann für die 980 Pro so viel bezahlt?

Das musst du deinen Spiegel fragen.

Rein technisch gesehen:

• TLC vs QLC
• PCI-E 4.0 x4 (M.2) vs SATA

 

[AlphaKaninchen]

@deo und @SaschaHa was mich eben irritiert ist das es immer heißt man macht mehr Layer um die Kosten pro TB zu senken, ist das eben doch nicht der Fall? sonst könnte Samsung ja mit QLC auch auf V7 gehen und circa 13Gb/mm2 statt V5 und dann eine geringere Speicherdichte, ist V7 teurer als V5?

 

[Bigeagle]

Interessante Infos, 2ms verzögerung/reaktionszeit ist schon irgendwie ... unerwartet. aber das kann ich dann verlinken wenn leute mir erzählen dass SSDs näher an RAM sind als an HDDs

Habe ich mich verlesen oder ist die Speicherdichte in meiner neuen 980 Pro höher als in meiner Samsung 870 QVO, warum habe ich dann für die 980 Pro so viel bezahlt?

So ganz naiv betrachtet ... ist Speicherdichte eben nur ein Faktor von vielen.
Kosten pro Speichermenge
Performance, höher ist meist teurer weil weniger eingespart werden kann
Haltbarkeit, ggf selektierte chips (könnte auch bei performance passen) und mehr reservekapazität

dazu erinnere ich mich dass die Pro recht erfolgreich auf hohe leistungsstabilität optimiert sind. nicht ganz 'enterprise' level, aber das sind auch andere preis- und energieverbrauchsniveaus
meine 840 pro läuft immer noch gut (und zuverlässig schnell) wo die normale 840 womöglich schon ausgestiegen wäre, oder hier und da langsamer werden würde.
die 850 evo gleicher größe ist in benchmarks bei kleiner datenmenge praktisch durchweg schneller, aber im praktischen betrieb würde ich schwören dass sie hier und da einige dutzend ms bedenkzeit verursacht die das system auf der 840 pro nicht hatte.

Ob der Unterschied nun vollständig auf den höheren Aufwand in Produktion und Entwicklung zurückzuführen ist, oder ob auch Marktsegment, Zielgruppe usw den Preis nach oben treiben ... glaskugel fragen. kristall kostet extra.

 

[SaschaHa]

@AlphaKaninchen
Mehr Layer bedeutet nicht automatisch geringere Kosten pro GB. Zunächst einmal müssen genügend Produktionskapazitäten her und die (mit jeder Generation steigenden) Entwicklungskosten sich amortisieren, sodass man erst nach und nach umsteigen und die Preise auf lange Sicht gesehen senken kann.

Bis dahin nimmt man aber natürlich auch gerne den "Vorteil" der neuen Generation mit, indem diese vorzugsweise erst einmal bei den neuen Flaggschiffen zum Einsatz kommen und die Preise eben nicht sofort fallen. Zudem kommt es aber natürlich auch auf andere Faktoren wie den Controller und die "Logik" der Platine an, die die Kosten treiben. Eine 980 Pro mit ihren 7 GB/s (lesend) ist in einer ganz anderen Leistungsklasse als eine 870 QVO mit ihren "popeligen" 560 MB/s.

 

[Piktogramm]

Interessante Infos, 2ms verzögerung/reaktionszeit ist schon irgendwie ... unerwartet. aber das kann ich dann verlinken wenn leute mir erzählen dass SSDs näher an RAM sind als an HDDs

Das wird der Zeitintervall sein, der für das Schreiben im QLC Modus notwendig ist und nicht im SLC Modus.
Und bei HDDs war das die "seek time" die angegeben wurde. Da war der Schreib-/Lesekopf nur auf der richtigen Spur. Was aber nicht bedeutet hat, dass unter dem Kopf auch bereits der richtige Sektor war und der Schreibvorgang kam als zeitlicher Aufwand oben drauf. Bei Flash ist nach den ~2ms jedoch bereits ein ganzer Block geschrieben[1]. Zudem sollten die meisten SSDs gleichzeitig multiple Blöcke schreiben können.

[1] Wobei die Blöcke nicht jene vom Dateisystem sind, sondern Organisationseinheiten auf dem Chip. Ohne ein Datenblatt würde ich vermuten, dass die Blöcke mehrere kB groß sind. An der Stelle ist schade, dass Holt sich verkrümelt hat :/

 

[eSportWarrior]

Meine Karte ladet mit ihren 3000MB/s aber es gibt halt absolut keinen Unterschied zu einer Sata SSD weil gefühlt zu 95% immer die CPU die Krücke ist, obwohl die sehr Potent ist.

 

[Bigeagle]

Das wird der Zeitintervall sein, der für das Schreiben im QLC Modus notwendig ist und nicht im SLC Modus.

Ich weiß
aber das ist das erste mal dass ich Latenzen bei SSDs in der gleichen Größenordnung wie für HDDs sehe und das ohne '1' und komma.
Ich mach mir auch keinen Kopf drum, QLC ist im zweifel eh fast immer lahm für eine SSD. Man muss nur wissen wie und wofür man die Hardware sinnvoll einsetzt. Sprach der Typ mit 3 HDDs im PC.

Aber als Vorzeigeobjekt für Leute die SSDs als unersetzbare Heilsbringer der Datenspeicherung im PC sehen die uns alle vom üblen Einfluss der HDDs befreien werden taugt das was denke ich.

Schreiben SSDs die Blöcke wirklich parallel? also mehr parallel als einer pro kanal? Dann dürfte doch der Durchsatz nicht so arg begrenzt sein (z.b. 80 MB/s QLC mode O.o)
Das sitzt mir noch etwas kalt im Nacken, diese Erkenntnis dass ich an einem Rechner mit SSD sitzen kann bei dem meine altmodische Festplatte deutlich schneller schreiben könnte.

edith fragt noch: Holt hat sich verkrümelt? Wann/wieso das?

 

[AlphaKaninchen]

Holt hat sich verkrümelt? Wann/wieso das?

Wurde gebannt...

Ergänzung (25. Februar 2021)

Ich weiß
aber das ist das erste mal dass ich Latenzen bei SSDs in der gleichen Größenordnung wie für HDDs sehe und das ohne '1' und komma

Ich habe hier QLC SSD, CMR HDD, SMR HDD, die ersten beiden nehmen sich nicht viel, die QLC sitzt beim Schreiben stabil bei 160MB/s nach den ersten ~50GB, die CMR HDD nimmt halt von außen nach innen ab, und das lesen von vielen kleinen Dateien ist eine Geduldsprobe, bei der QLC SSD macht es keinen Unterschied. Der Speed bei der QLC SSD beim z.B. Suchen ist Wahnsinn, die HDD braucht Minuten die SSD ist das Ergebnis Instant. Wobei ich mir nicht sicher bin in wie fern BTRFS und exFAT da rein spielen.

Die SMR Vereint das schlechteste von allem und macht es noch schlimmer.

Ich ziehe die QLC SSD der CMR HDD vor.

 

[Bigeagle]

@AlphaKaninchen ja, beim lesen lässt sich keine SSD so einfach von einer HDD die Daten vom Brot nehmen. Zum Glück, sonst müsste man ja wirklich immer genau hingucken ob sich eine SSD lohnt.

Was für eine SMR HDD ist das genau? Ich hatte vor einer weile mal etwas ausgiebigere Diskussion hier dazu (auch und gerade mit Holt iirc) und festgestellt dass meine seagate archive hdd v2 irgendwie so garnicht dem SMR 'klischee' entsprechen, die haben einfach keinen einbruch beim schreiben und lesen bis sie voll sind. Die verhalten sich im Rahmen der üblichen Spanne wie non-SMR Platten, wobei ich kleine Zugriffe nicht wirksam testen konnte, da dann die CPU limitiert. Hab auch 'nur' 3 davon in einem zraid1, kann die praktisch nicht einzeln und leer testen.
Doch bei dem typischen SMR Verhalten sollten die ja ähnlich wie SSDs mit SLC Cache nach anfänglich schnellem schreiben irgendwann einen deutlichen Einbruch in der Geschwindigkeit zeigen.
Meine Theorie war dass seagate für die Platten eine günstige Umsetzung ohne Cache gewählt hat und die Blockgröße im ZFS (128 kb denke ich) ausreicht um den Effekt vollständig zu überdecken.
WD schien dagegen einen Cache vorgesehen zu haben der immer aktiv und damit auch irgendwann voll ist, egal ob man seine Zugriffe SMR-freundlich macht oder nicht.
In dem Fall wäre SMR an sich nicht das Problem.

 

[AlphaKaninchen]

@Bigeagle 4x LaCie Mobil Drive 5TB, meines Wissens sind da Seagate Barracuda 2,5" verbaut
Aber wirklich schlimm ist es bei der Seagate FireCuda 2,5" 2TB, die habe ich schon bei 5MB/s gesehen...

Aber wenn ich mir überlege wie viel mehr responsive die IronWolf 8TB ist... wobei ich denke das einiges auch von 2,5" und nur 5400rpm kommt (wobei die 4TB IronWolf hat ja auch nur 5900rpm)

 

[bensen]

Schreiben SSDs die Blöcke wirklich parallel? also mehr parallel als einer pro kanal? Dann dürfte doch der Durchsatz nicht so arg begrenzt sein (z.b. 80 MB/s QLC mode O.o)

Ja sicher. Was meinst du wie die Topmodelle auf die hohen Transferraten kommen? Der Samsung V6 steht mit 82 MB/s drin. Eine 970 EVO schafft aber 1800 MB/s.
Die meisten Controller erreichen mit 4 NAND Dies pro Kanal die maximale Performance.

Aber die Daten die in den Tabellen angegeben sind, sind maximal Performance. Multiplane operations unterliegen ja auch Restriktionen. Auch kann man nicht immer auf 32 Dies und dann 128 Planes parallel schreiben. Deswegen weichen ja auch oftmals Benchmark Ergebnisse von realen Szenarien stark ab.

Ergänzung (25. Februar 2021)

Der 3D TLC NAND ist schon zu schnell für PCIe 4 😳

Da hast du ihn falsch verstanden. Das Interface ist schneller, als man braucht um den PCIe Link voll auszulasten. Ob der NAND selber so schnell ist muss sich noch zeigen. Beim Lesen unter optimalen Bedingungen vielleicht.
Aber in der Praxis reicht PCIe 4.0 noch ewig.

 

[lokon]

Das Interface ist schneller, als man braucht um den PCIe Link voll auszulasten. Ob der NAND selber so schnell ist muss sich noch zeigen.

Ah - ja theorie - praxis - stimmt natürlich.
Der Standard der Chip Ansteuerung ist ja vermutlich soetwas wie "ONFI" (oder eben Hersteller-Eigenentwicklung).

 

[AlphaKaninchen]

Aber in der Praxis reicht PCIe 4.0 noch ewig

Ja vor allem solange es keine externe Schnittstelle gibt die auch nur im entferntesten mithalten kann, USB 3.2 Gen 2x2 25%, USB 4 / Thunderbolt 50%, du müsstest schon zu 100Gbit/s Ethernet über Glasfaser...

 

[PietVanOwl]

Schöne Übersicht, danke an MichG. MFG Piet

 

[LamaMitHut]

Schon krass, da wird über den Daumen gepeilt ein Gigabyte an Daten auf einem Punkt gespeichert.

Bei meiner Geburt hätte man für den Speicherplatz einer modernen SSD bestimmt mehrere Fußballfelder mit Schränken vollstellen müssen.