News Kioxia BiCS8 QLC mit 2 Tbit: 3D-NAND mit der höchsten Speicherkapazität wird bemustert

[SaschaHa]

Mir gefällt der Speicher von Kioxia sehr! Somit sollten sogar problemlos einseitig bestückte 12 TB M.2-SSDs möglich sein. Ein Traum!

Was ich mir für zukünftige SSDs wünsche:

• die Möglichkeit, vor oder bei der Formatierung zwischen MLC, TLC und QLC zu wählen
• die Möglichkeit, je nach Bedarf den SLC-Cache zu de- oder reaktivieren

Die Speicherzellen bleiben ja dieselben, daher ist es schade, dass man vor dem Kauf wählen muss. So könnte eine 4 TB QLC-SSD auch als 3 TB TLC-SSD neu formatiert werden und umgekehrt. Aus meiner Sicht wäre das ein top Feature!

 

[Krik]

@SaschaHa
Und was soll das bringen? Mir fällt kein Grund ein, warum man die Anzahl der Speicherzustände in einer Zelle reduzieren sollte.

 

[Deinorius]

Das Modell gibt es nicht. Es ist Spekulation. Ich dachte, das ist in meinem Text ersichtlich.

Ich habe auch gedacht, dass es Spekulation sein muss, aber die Art, wie du es formulierst, hat mich auch zweifeln lassen.

 

[SaschaHa]

Und was soll das bringen? Mir fällt kein Grund ein, warum man die Anzahl der Speicherzustände in einer Zelle reduzieren sollte.

Langlebigkeit zum Beispiel? Geschwindigkeit? Es sind dieselben Gründe, aus denen man sich zwischen TLC und QLC-SSDs entscheiden kann.

Um 4 statt 3 bits pro Zelle zu speichern benötigt man doppelt so viele Ladungszustände, zwischen denen unterschieden werden muss. Ab einer hohen Anzahl an Schreibvorgängen oder auch bei einer mehrmonatigen Lagerung ohne Stromquelle kann das zum Problem werden, da die Zellen halt altern und auch die Ladung mit der Zeit abnimmt. Mit halb so vielen möglichen Ladungszuständen ist dieses Problem erheblich geringer. Und wie gesagt, auch bei der (Schreib-)Geschwindigkeit gibt es Unterschiede.

 

[Deinorius]

Ich würde da jetzt nur zu gerne wissen, wie der Forschungsstand bei den 2x2,5 bit Zellen ist.

https://www.computerbase.de/2023-08...ynix-will-plc-nand-so-schnell-wie-tlc-machen/

 

[Krik]

Langlebigkeit zum Beispiel? Geschwindigkeit?

Die QLC- und TLC-Zellen haben ca. die gleiche Langlebigkeit: ca. 1000 Schreibvorgänge sind möglich und Informationen können mindestens 1 Jahr lang in lesbarer Form ohne Stromversorgung vorgehalten werden. Je kühler, desto länger werden Daten vorgehalten.

Geschwindigkeit macht keinen Unterschied. Die "SLC"-, "MLC"- und "TLC"-Bereiche bleiben gleich schnell, egal ob das 4. Bit in der Speicherzelle genutzt wird oder nicht. Und! Die guten SSDs werden eh vom Interface zum Rechner ausgebremst. Die kratzen fast alle am oberen Ende von PCIe 4 oder 5.

Man wirft also einfach 1/4 des Speicherplatzes weg, ohne einen Vorteil dafür zu erhalten.

 

[SaschaHa]

Die QLC- und TLC-Zellen haben ca. die gleiche Langlebigkeit: ca. 1000 Schreibvorgänge sind möglich und Informationen können mindestens 1 Jahr lang in lesbarer Form ohne Stromversorgung vorgehalten werden.

Die Zellen selbst haben sogar exakt dieselbe Lebensdauer, da es dieselben Zellen sind. Es müssen bei QLC aber doppelt so viele Ladungszustände unterschieden werden, folglich sind die Ladungsstufen auch nur halb so groß, womit bei einer linearen Entladung eine niedrigere Ladungsstufe auch doppelt so schnell erreicht ist.

Dazu kommt aber noch die "Unschärfe". Die Ladungen können nicht beliebig genau gelesen und geschrieben werden (wenn dem so wäre, könnten wir ja auch einfach die Anzahl an Ladungsstufen und somit der Bits pro Zelle beliebig erhöhen), folglich gibt es zwischen den Ladungsstufen auch kritische Grenzbereiche, in denen eine eindeutige Zuordnung nicht mehr möglich ist. Je mehr Ladungszustände wir nun unterscheiden müssen, desto stärker fällt diese Unschärfe natürlich ins Gewicht. Das reduziert die maximale Zeitspanne ohne aktive Stromzufuhr, nach der die Daten fehlerfrei gelesen werden können, noch weiter.

Problematisch wird aber vor allem die Alterung. Die Zellen selbst altern zwar gleich schnell (bei gleicher Datenmenge sogar mit Vorteil für die QLC-SSDs, weil deren Zellen dabei seltener neu beschrieben werden müssen), aber die wachsende Unschärfe kommt bei QLC schneller an den Punkt, wo sie deutlich überwiegt und die Daten nicht mehr genau gelesen werden können.

Geschwindigkeit macht keinen Unterschied. Die "SLC"-, "MLC"- und "TLC"-Bereiche bleiben gleich schnell, egal ob das 4. Bit in der Speicherzelle genutzt wird oder nicht.

Das stimmt nicht, insbesondere nicht beim Schreiben. Sobald der SLC-Cache voll ist, brechen QLC-SSDs enorm ein und fallen nicht selten sogar auf Werte zurück, die man noch aus HDD-Zeiten kennt. Die Einbrüche sind bei weitem nicht mehr so groß wie bei früheren Generationen, aber sie sind innerhalb einer Generation weitaus größer als bei vergleichbaren TLC-SSDs, bei denen dieselben Speicherzellen (nur halt im TLC-Modus) zum Einsatz kommen. Das könnte sich in Zukunft noch ändern, aber Stand jetzt ist es noch so.

Und nochmal zurück zum SLC-Cache: Was meinst du wohl, wofür es diesen gibt, wenn allesamt doch angeblich gleich schnell sind? Dieser nutzt übrigens einfach nur freie Speicherbereiche, also dieselben Zellen - nur halt im SLC-Modus.

Auch ist es nicht so, dass das "4. Bit" ungenutzt bleibt. Die Zelle ist genauso mit einer Ladung gefüllt wie andere Zellen auch, nur müssen eben weniger Ladungszustände unterschieden werden. Der gesamte Ladungsbereich wird dabei aber voll ausgenutzt, was bei halb so vielen Ladungsstufen eben bedeutet, dass diese Stufen doppelt so groß sind und dadurch leichter voneinander unterschieden werden können.

Man wirft also einfach 1/4 des Speicherplatzes weg, ohne einen Vorteil dafür zu erhalten.

Wofür sollte man dann überhaupt noch TLC-SSDs anbieten, wenn sie doch so sinnlos sind? Wofür gibt es SLC-Cache? Du stellst mit deiner Argumentation praktisch die Existenz jeder SSD in Frage, die kein QLC nutzt.

Bei CB gibt es übrigens auch immer mal wieder News und Artikel zu neuen Speichertechnologien. Hier ist einer davon. Zitat aus diesem Artikel:

Mit vier Bit pro Speicherzelle sinkt auch die Schreibgeschwindigkeit der Chips. Dies wird zwar meist durch einen Pseudo-SLC-Cache kaschiert, bei dem ein Teil des SSD-Speichers im SLC-Modus mit nur einem Bit beschrieben wird. Doch ist dieser Zwischenspeicher erschöpft, sinkt die Schreibrate oft unter HDD-Niveau. Samsungs 860 QVO zum Beispiel schreibt dann nicht mehr mit 520 MB/s, sondern nur noch mit 80 MB/s bis 160 MB/s je nach Modell.

Der Artikel ist von 2019. Damals war schon PLC (5 bits pro Zelle) im Gespräch, und dennoch ist diese Technologie jetzt - 5 Jahre später - immer noch nicht marktreif. Jetzt rate mal, woran das liegt

 

[Krik]

folglich sind die Ladungsstufen auch nur halb so groß, womit bei einer linearen Entladung eine niedrigere Ladungsstufe auch doppelt so schnell erreicht ist.

Ja, na und?

Je mehr Ladungszustände wir nun unterscheiden müssen, desto stärker fällt diese Unschärfe natürlich ins Gewicht. Das reduziert die maximale Zeitspanne ohne aktive Stromzufuhr, nach der die Daten fehlerfrei gelesen werden können, noch weiter.

Na und?
Für uns als Endverbraucher ist es egal, wo die Probleme sind. Die Zellen müssen Daten mindestens ein Jahr vorhalten, egal ob sie SLC, MLC, TLC oder QLC sind.

Und nochmal zurück zum SLC-Cache: Was meinst du wohl, wofür es diesen gibt, wenn allesamt doch angeblich gleich schnell sind?

Das ist einfach nur eine clevere Nutzung leerer Zellen.

Das Grundproblem bist du nicht angegangen: Warum sollte man sich eine QLC-Platte kaufen und die als TLC oder anderes betreiben? Es gibt doch schon TLC-Platten usw. die oft das Interface voll auslasten.

 

[thelittledevil]

Spannend wäre ja, wenn die optimierung voran schreitet, ob dann für den cache statt slc auch 2bit mlc reichen würde. Das wäre der doppelte platz für den cache und dann wäre qlc auch erträglicher. Bei ner 16TB qlc könnte man dann auch gut mit 1/8 des speicherplatzes 1 TB cache realsieren. Mehr schreibt ja kaum jmd. Ohne pause am stück

 

[SaschaHa]

Ja, na und?

Super Argument!

Na und?

Potz Blitz! Das hier hat mich sogar noch mehr überzeugt!

Die Zellen müssen Daten mindestens ein Jahr vorhalten, egal ob sie SLC, MLC, TLC oder QLC sind.

Die Physik muss das aber eben hergeben, die lässt nicht mit sich verhandeln. Ein und derselben Speicherzelle liegt auch nunmal ein und dieselbe Physik zugrunde, die ich oben ausführlich erläutert habe. Und die Physik sagt: Doppelt so viele zu unterschiedene Ladungszustände machen es eben auch (mehr als) doppelt so schwierig.

Das ist einfach nur eine clevere Nutzung leerer Zellen.

Ja, und zwar so clever, dass sie deiner Argumentation, alles sei gleich schnell, widerspricht

Das Grundproblem bist du nicht angegangen: Warum sollte man sich eine QLC-Platte kaufen und die als TLC oder anderes betreiben? Es gibt doch schon TLC-Platten usw. die oft das Interface voll auslasten.

Stimmt, bin ich nicht, da ich zunächst einmal näher auf die Technologien eingehen und ausführlich argumentieren wollte, ganz unabhängig von meiner Idee. Diese erläutere ich aber liebend gerne jetzt, zumal es eigentlich selbsterklärend ist

Wenn man sich aktuell zwischen SSDs entscheidet, muss man die Wahl, was einem wichtiger ist, eben vorher treffen. Warum also nicht beides vereinen? Es kostet absolut nichts (da es eine einfach zu implementierende softwareseitige Lösung ist) und würde die Vorteile beider Konfigurationen vereinen.

SLC-Cache ist ja auch (von Beginn an) Bestandteil von MLC- TLC- und auch QLC-SSDs, was sich einfach aus den Geschwindigkeits-Vorteilen ergeben hat. Aktuell sind wir an einem Punkt, an dem TLC (noch) der Sweetspot ist, und QLC gewisse Nachteile mitbringt. Die persönlichen Anforderungen hingegen sind oft flexibel: Mal braucht man etwas mehr Speicher, mal etwas mehr Performance. Mehr Speicher bekommt man mit QLC, mehr Performance mit TLC.

QLC hat neben der Performance den zuvor detailliert erläuterten Nachteil, dass der Punkt, an dem Daten nicht mehr zuverlässig gelesen werden können, weitaus früher erreicht ist als bei TLC oder darunter. Das liegt nicht daran, dass die Zelle schneller gealtert ist (denn das ist sie ebenfalls nicht), sondern daran, dass bei QLC doppelt so viele Ladungszustände unterschieden werden müssen und der kritische Grenzbereich stärker ins Gewicht fällt. Man sagt QLC-SSDs nach, sie hätten eine mindestens 3 bis 5 mal geringere TBW als TLC SSDs, bei lediglich 33% höherer Datendichte.

Meine Idee also (aka "Was also tun?"): Wäre es dann nicht sinnvoll zu sagen "Ich profitiere zunächst von der höheren Datendichte, solange es möglich ist, und formatiere anschließend das Teil neu und wechsle in den TLC-Modus (vorausgesetzt, ich kann meine Daten irgendwo zwischenspeichern), um die Lebensdauer der SSD damit noch auf das 3 bis 5-fache zu strecken?

Oder umgekehrt: Ich will zunächst eine hohe Performance, aber irgendwann geht mir der Speicher aus, also wechsle ich in den QLC-Modus mit 33% mehr Speicher?

Wie gesagt, es kostet nichts. Du argumentierst also gerade einfach nur aus Prinzip gegen einen Mehrwert. Ich für meinen Teil halte das für ziemlich dämlich, zumal du ja nicht mal Argumente vorbringen konntest oder wolltest, was dagegen spricht.

Und noch ein Wort zum von dir angesprochenen Interface: Dir sollte klar sein, dass dieses im Schreibmodus ausschließlich vom SLC-Cache ausgereizt wird und selbst TLC-SSDs hier enorm einbrechen, sobald dieser Cache voll ist. By the Way: Dass du bei einer praktisch kostenlosen zusätzlichen Option von einem "Grundproblem" sprichst, zeigt bereits deine voreingenommene Haltung. Inwiefern ist eine Option ein Problem?

 

[Krik]

Und die Physik sagt: Doppelt so viele zu unterschiedene Ladungszustände machen es eben auch (mehr als) doppelt so schwierig.

Ja, na und? Ich weiß nicht, warum du so darauf rum reitest? Für uns als Endanwender ist das völlig egal.
Die Zellen von Consumer-SSDs müssen nach der JEDEC ihre Ladungszustände mindestens ein Jahr halten können. (Quelle, Seite 26) Ob das ist der Realität dann 1,5 oder sonst wie viele Jahre sind, interessiert keinen, da das außerhalb der Spezifikation liegt.

QLC hat neben der Performance den zuvor detailliert erläuterten Nachteil, dass der Punkt, an dem Daten nicht mehr zuverlässig gelesen werden können, weitaus früher erreicht ist als bei TLC oder darunter.

Wie oben geschrieben, ist das dem Endanwender völlig egal, da ein gewisses Niveau vorgegeben ist, das völlig ausreichend ist.

Du argumentierst also gerade einfach nur aus Prinzip gegen einen Mehrwert. Ich für meinen Teil halte das für ziemlich dämlich, zumal du ja nicht mal Argumente vorbringen konntest oder wolltest, was dagegen spricht.

Falsch herum gedacht: Ich sehe den Vorteil so einer Technik nicht. Was ich aber sehe, sind viele User, die keine Ahnung davon haben und den falschen Betriebsmodus wählen oder sich über das Eigenleben der Technik wundern.

Vor allem das Umstellen von dem einen auf den anderen Modus ist für normale User zu viel. Ein komplettes Backup machen? Die meisten User wissen nicht mal, wie das geht. Und falls es eine automatische Umstellung gibt, dann kann der User nicht mal sicher sein, wie voll sein Datenträger wirklich ist. Ist er noch im TLC-Modus oder schon bei QLC? Wie voll ist die Platte jetzt eigentlich? Und was ist, wenn der DAU jetzt "versehentlich" (wir kennen unsere Spezis) vom QLC- in den TLC-Modus schaltet? Dann sind alle Daten weg.

 

[SaschaHa]

Ja, na und?

Das ist deine "Antwort" auf alles, oder?

Ich weiß nicht, warum du so darauf rum reitest? Für uns als Endanwender ist das völlig egal.

Völlig egal wäre es, wenn die physikalischen Grundlagen keinen Einfluss auf die Eigenschaften des Produktes hätten, aber das haben sie nachweislich nunmal, was sich ja auch aus den unterschiedlichen Spezifikationen der Produkte ergibt.

Wie oben geschrieben, ist das dem Endanwender völlig egal, da ein gewisses Niveau vorgegeben ist, das völlig ausreichend ist.

Weil es für dich, für mich und für viele andere ausreichend ist, muss es das für wiederum andere ja nicht auch sein. Ich gebe dir aber Recht damit, dass das Niveau diesbezüglich generell sehr hoch ist und die meisten mehr nicht brauchen. Das bezieht sich auf die Lebensdauer, aber wie gesagt sind die Geschwindigkeiten teilweise in ganz unterschiedlichen Größenregionen. Bei denen ist es eben alles andere als egal und sicherlich nicht für jeden "völlig ausreichend".

Falsch herum gedacht: Ich sehe den Vorteil so einer Technik nicht. Was ich aber sehe, sind viele User, die keine Ahnung davon haben und den falschen Betriebsmodus wählen oder sich über das Eigenleben der Technik wundern.

Es wäre ja keine neue Technik, sondern lediglich eine zusätzliche Option, um den Modus selbst zu wählen. Und diese Problematik sehe ich jetzt nicht. Wer seine SSD formatiert, bekommt bereits jetzt die Wahl bezüglich des Dateisystems (NTFS, FAT32, ExFAT, etc.), der Sektorgröße und der Größe des Volumens. Wenn es zuzüglich noch die Möglichkeit gäbe, optional (also nicht zwangsläufig) den Bit-Modus zu ändern (den man mit einem simplen Satz wie "Hierbei verringert sich die maximale Kapazität um XX%, dafür erhöhen sich Geschwindigkeit und Datensicherheit." kurz erläutern könnte), wäre das sicherlich kein Nachteil, insbesondere dann nicht, wenn die SSD bereits im Vorfeld damit beworben werden würde und sich dementsprechend auch nicht an Laien richtet. Insbesondere im Servereinsatz (Cloud) oder für NAS-Systeme könnte ich mir ein solches Prinzip als sehr vorteilhaft vorstellen.

Aber egal jetzt. Einigen wir uns einfach darauf, dass wir uns nicht einig sind Das Thema ist zu irrelevant, um noch mehr Zeit in diese Diskussion zu stecken. Einen schönen Tag noch!

 

[AlphaKaninchen]

Falsch herum gedacht: Ich sehe den Vorteil so einer Technik nicht. Was ich aber sehe, sind viele User, die keine Ahnung davon haben und den falschen Betriebsmodus wählen oder sich über das Eigenleben der Technik wundern.

Meines Wissens gibt es das was er möchte bei SSDs und HDDs mit Zoned Storage im Enterprise Bereich sogar da kann dann das Dateisystem festlegen was eine Zone sein soll. So kann dann das Dateisystem z.B. Cache und Metadaten in eine SLC oder CMR Zone schreiben und normale Daten in QLC oder SMR usw

 

[raychan]

Wie sieht das bei euch aus? Würdet ihr für ~30 €/TB große SSDs kaufen oder doch noch auf HDDs setzen?

Definitiv nein. Hatte noch vor ein halben Jahr 15€/TB bezahlt. Das waren 4x 20TB von Seagate für mein NAS. Für 20€/TB mit gleicher Speichergröße und gleicher Geschwindigkeit wie meine 20TB HDDs würde ich eine SSD Variante kaufen.

 

[Coeckchen]

So viel Speicher auf so wenig Platz. Bis vor 2 Jahrzehnten hätte man das als Hexerei abgetan und entsprechende Konsequenzen eingeleitet.

Ich Frag mich wie viel da noch Möglich ist. Vermutlich ist die antwort: "Ja!" die Füchse lassen sich ja immer wieder was neues einfallen. Ich fühl mich so dumm

 

[qu1gon]

Kann doch nicht so schwer sein mal 8TB SSDs für 300€ oder weniger zu bringen... junge junge,
kotzt mich das langsam an - diese Warterei auf bezahlbare 8TB ist echt grausam....
mir inzwischen egal ob TLC QLC oder LLBBZZCC... hauptsache 8TB zu 300€ oder weniger
und einigermaßen brauchbaren Werten - damit ich mein PLEX-Server mit entsprechend hörbarer ext. 8TB 3,5" WD MyBook - endlich auf einen MiniPC "migrieren" kann ohne ext. Laufwerke etc..
.. schön klein, nur Strom dran und ferig.

 

[CastorTransport]

Ich mag deinen Humor.

Wobei ich mich auch mit 8TB arrangieren kann, ich freue mich hauptsächlich über die höheren Kapazitäten in der Hoffnung das die darunter erschwinglicher werden. 8TB um die 4TB Preise wären toll und ich bin sicher das es das gibt, eventuell in 3-6 Monaten.

Ja, meine letzte externe 8 TB HDD habe ich vor ~10 Jahren gekauft für ~150€. Ist schwer die jetzt zu dem Preis zu bekommen. Die jammern über die Preise, aber entwickelt hat sich nicht wirklich was...

 

[Araska]

Geschwindigkeit macht keinen Unterschied. Die "SLC"-, "MLC"- und "TLC"-Bereiche bleiben gleich schnell, egal ob das 4. Bit in der Speicherzelle genutzt wird oder nicht. Und! Die guten SSDs werden eh vom Interface zum Rechner ausgebremst. Die kratzen fast alle am oberen Ende von PCIe 4 oder 5.

Aha. Welche 'gute' Consumer-SSD kannst du mir denn nennen, die bei fortgesetzten Schreibvorgängen durchgehend am oberen Ende von PCIe4, oder gar 5, kratzt?

 

[AlphaKaninchen]

@Araska selbst die 970 Pro hat damals gedrosselt wegen Hitze, PCIe 4.0 auslasten dürfte da noch mehr Heizen aber eine kleine SLC oder MLC SSD die dafür richtig schnell ist hätte was... Wobei mein Problem eigentlich immer die Verbindung zwischen PC und dem Ziel / Quelle beim kopieren von Daten ist, aka USB, Netzwerk usw limitiert.

 

[flexo1]

Laut dieser Tabelle:
https://blocksandfiles.com/2023/08/18/samsung-has-300-layer-nand-coming-with-430-layers-after-that/

hat Kioxia Bics7 übersprungen. Das wäre eine Erklärung für die im Bericht genannte Frage/Anmerkung, wieso man nicht Bics7 als Vergleich zu Bics8 herangezogen hat.