Storage

Studie sagt SSDs ungewisse Zukunft voraus

Auf der 10. "Usenix-Conference on File and Storage Technologies" diese Woche in San Jose, Kalifornien, gab es einen Vortrag, der den derzeit so beliebten Solid State Drives eine eher düstere Zukunft voraussagt.

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hardware, ssd

Laura Grupp, graduierte Studentin der University of California, sagte in ihrem Vortrag, die Vorteile der SSD, wie ihre enorme Geschwindigkeit, würden nicht exponentiell mit der Kapazität wachsen können. Die Fehlerraten würden jedoch stark zunehmen, wenn der Herstellungsprozess weiter schrumpft. Für die Studie testeten Grupp und ihr Team 45 verschiedene Nand-Flash-Chips von 6 verschiedenen Herstellern, die in Bauprozessen von 72 nm bis zum derzeitigen 25 nm gefertigt wurden. Die Tests fanden ohne die in SSDs verbauten Controller statt und griffen direkt auf die Chips zu.Die Tests zeigten, dass mit verkleinertem Bauprozess die Geschwindigkeit der Schreibzugriffe einer immer größeren Latenz unterliegt, während gleichzeitig die Fehlerrate ansteigt. Neigt sich der Lebenszyklus der Chips dem Ende zu, steigt die Fehlerrate nochmals exponentiell. Am besten schnitten Single-Level Cell (SLC) Chips ab, während Multi-Level Cell (MLC), und besonders Triple-Level Cell (TLC) NAND schlechter abschnitt.Die Forscher nahmen die Ergebnisse und extrapolierten sie ins Jahr 2024, wenn laut Roadmap der Fertigungsprozess bei 6,5 nm angelangt sein soll. Hochgerechnet soll sich bis dahin die Schreib-/Lese-Latenz bei MLC verdoppeln, bei TLC sogar 2,5 mal so hoch sein. Gleichzeitig soll sich die Fehlerrate verdreifachen.Das Problem bei der Verkleinerung der Strukturen ist, dass die Wände der Zellen, die die Elektronen beinhalten, immer dünner werden. Die Elektronen, die den Bits entsprechen, können durch die immer dünneren Wände nach außen diffundieren und erhöhen so die Fehlerrate. Das bedingt wiederum ausgeklügeltere Fehlerkorrekturen.Die Strukturverkleinerung ist aber unabdingbar, da nur so die derzeit noch arg eingeschränkten Kapazitäten der SSD weiter wachsen und gleichzeitig der Preis pro GByte sinken kann. Für 2024 sieht die Roadmap bei Verwendung von TLC-Chips Kapazitäten von 16 TByte und bei MLC immerhin noch 4 TByte vor. Grupp sieht beim 6.5 nm Fertigungsprozess das Ende der Fahnenstange für NAND-Chips gekommen. Bis dahin sei es noch möglich, mit vertretbarem Aufwand der SSD einen Geschwindigkeitsvorteil gegenüber herkömmlichen Festplatten zu ermöglichen. Es sei nicht zu erwarten, dass der Geschwindigkeitsvorteil, den SSD heute gegenüber herkömmlichen Festplatten hat, weiter im gleichen Verhältnis wächst. Im Gegenteil, die SSD wird hier verhältnismäßig Einbußen erleiden.Grupp sieht als Fazit ihrer Forschungsarbeit die ernüchternde Tatsache, dass wir entweder Geschwindigkeit oder Kapazität haben können. Wir sollten uns bei SSD von dem Gedanken verabschieden, dass neue Techniken immer besser werden, sagte sie abschließend.

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