Was ist mit der SSD im Jahr 2018 passiert?

Das letzte Jahr in der Geschichte der SSDs erwies sich als das interessanteste seit dem Massenverbrauch dieser Geräte. Der Wettbewerb hat zugenommen und die Preise sind gesunken. Bestehende Technologien wie 3D NAND und NVMe haben ihr volles Potenzial gezeigt, und neue Technologien wie QLC NAND haben einen guten Start.

3D NAND zeigt mit 64 Ebenen alles, was sie können

2018 war das erste volle Jahr, in dem große NAND-Flash-Hersteller 3D-NAND mit 64 Schichten oder mehr in Serie produzierten. 64-Schicht-3D-TLC, die gemeinsam von Intel / Micron und Toshiba / SanDisk / Western Digital hergestellt werden, zeigten sich im Wettbewerb mit Samsungs Speicher, der zum ersten Mal die Chancen der größten Anbieter ausgleichen konnte.

Intel und Micron waren nach Samsung die zweiten, die 3D NAND auf den Markt brachten, aber ihre erste 32-Lagen-Generation war offensichtlich langsam und eindeutig nicht bereit, Samsungs V-NAND herauszufordern, obwohl es gut genug war, um in Massenproduktion hergestellt zu werden. Die zweite Generation hat jedoch nicht nur die Anzahl der Schichten verdoppelt: Geschwindigkeit und Energieeffizienz haben erheblich zugenommen.

In der Zwischenzeit haben Toshiba und Western Digital / SanDisk keine Produkte veröffentlicht, die auf dem 3D-NAND der ersten Generation basieren, und die zweite Generation wurde als Nischenprodukt veröffentlicht. Die dritte Generation des 64-lagigen BiCS 3D NAND hat sich jedoch auf den Kampf vorbereitet. SK Hynix hat versucht, den Rest des Marktes durch die Anzahl der Schichten zu überholen (jetzt haben sie 72), aber dies war nicht genug, und ihr NAND wird in SSDs selten verwendet, außer für ihre eigenen Modelle . Es ist einfacher in Speicherkarten, USB-Sticks und Smartphones zu finden.

Aufgrund der aktiven Produktion und des starken Wettbewerbs begannen die NAND-Preise im Jahr 2018 zu fallen. Sie werden voraussichtlich Anfang 2019 weiter sinken, obwohl die Hersteller planen, die Produktion zu verlangsamen oder ihre Expansion zu stoppen. Alle modernen vorgefertigten Laufwerksschemata von Herstellern von SSD-Controllern sind für 3D-NAND konzipiert, und der Übergang von flachem NAND wurde bereits in allen Produktsegmenten und für alle Marken abgeschlossen.

Im Durchschnitt fielen die SSD-Preise schneller als in den Vorjahren, und alle Preiserhöhungen, die durch Engpässe beim Übergang zu 3D NAND verursacht wurden, sind bereits verschwunden. Eine SATA-SSD der Einstiegsklasse ohne DRAM kostet nur 20 US-Dollar pro 120 GB, und 1-TB-Laufwerke nähern sich bereits 100 US-Dollar. SATA-Laufwerke für den Massengebrauch von bekannten Marken sind nur 30-40% teurer, was bedeutet, dass sie 2019 10 Cent pro 1 GB kosten werden. Niedrigere Preise bedeuten eine Erhöhung der Verbraucheroptionen für 2-TB-SSDs, noch bevor die QLC-NAND-Technologie weit verbreitet ist. Bisher versucht Samsung gerade erst, seine 4-TB-SSDs auf dem Verbrauchermarkt zu verkaufen, doch 2019 muss sich die Situation ändern.

NVMe ist kein Spielfeld mehr nur für Samsung

Im Jahr 2018 nahm der Verbrauchermarkt für NVMe-SSDs erheblich zu, was durch die Veröffentlichung mehrerer neuer Controller erleichtert wurde, die sich der Dominanz von Samsung in diesem Bereich widersetzten. Western Digital stellte seinen ersten proprietären Controller mit dem WD Black der zweiten Generation und seinen OEM-Gegenstücken vor . Zusammen mit dem Übergang von einer flachen 15-nm-DC zu einer 64-Schicht-3D-DC brachte WD Black die bedeutendsten Verbesserungen von allem heraus, was wir in der SSd-Produktlinie gesehen haben. Dies wurde jedoch nicht zum größten Marktschock. Silicon Motion und Phison haben neue Generationen von NVMe-Controllern herausgebracht, und ihre Flaggschiff-Chips können auch Samsung-Controller herausfordern. Zum ersten Mal konnten SSD-Marken, die handelsübliche Laufwerksdesigns verwenden, auf diesem Markt mithalten, und Laufwerke wie der HP EX920 und der ADATA SX8200 waren die beste Option für die Nachfrage von High-End-Verbrauchern. Es gibt nur sehr wenige Marken, die keinen Konkurrenten für sie anbieten.

Die neue Generation von NVMe-SSD-Controllern bietet auch eine größere Auswahl an NVMe-SSD-Einstiegsoptionen, einschließlich DRAMless-NVMe- Laufwerken, die die Option NVMe-Hostspeicherpuffer verwenden, um die schlimmsten Auswirkungen der DRAMless-Schaltung zu vermeiden. Die NVMe-SSDs der Einstiegsklasse sind jedoch immer noch viel teurer als die beliebten SATA-SSDs, und die High-End-NVMe-SSDs sind nicht besonders teuer als die üblichen, sodass dieses Segment keinen besonderen Wert hat. Möglicherweise liegt dies teilweise an der Geschwindigkeit sinkender Preise auf dem SSD-Markt: Die populäreren High-End-NVMe-Laufwerke sind schneller billiger als die Einstiegs-NVMe-Laufwerke, sodass sich diese Segmente im Preis stärker überschneiden, als wenn die Preise stabiler wären.

High-End-Consumer-NVMe-SSDs bieten konsistente Lesegeschwindigkeiten von über 3 Gbit / s. Daher nähern wir uns den PCIe 3 x 4-Geschwindigkeitsbegrenzungen. PCIe 4.0 ist noch weit vom Eintritt in den Verbrauchermarkt entfernt, sodass wir mit einem Zeitraum von ein oder zwei Jahren rechnen können, in denen der NVMe-Markt genauso inaktiv sein wird wie der SATA-Markt. NVMe-SSDs müssen jedoch noch viel in Bezug auf zufällige E / A und Energieeffizienz anstreben (was normalerweise hinter SATA-SSDs zurückbleibt).

Ankunft QLC NAND

Nach mehreren Jahren des Geschwätzes kam 2018 der QLC NAND-Flash-Speicher endlich auf den Markt. QLC NAND speichert vier Bits pro Speicherzelle anstelle von drei Bits in TLC NAND, was eine gute Erhöhung der Speicherdichte ergibt und die Kosten einer Einheit Speicherkapazität reduziert. Die Schwierigkeit, zwischen 16 verschiedenen Spannungspegeln in einer Speicherzelle zu unterscheiden, führt zu schwerwiegenden Mängeln bei Geschwindigkeit und Ausdauer bei der Aufzeichnung, die jedoch nicht so schlimm sind wie vor einigen Jahren: Die meisten QLC-SSDs garantieren etwa 0,1 Festplattenaufzeichnungen pro Tag seit fünf Jahren [Drive Writes Per Day, DWPD - ein Maß für die Ausdauer-SSD; Dies ist die zulässige Anzahl von Überspielzyklen der gesamten Disc pro Tag während der Garantiezeit / ca. trans.] - Dies ist dreimal weniger als bei den heutigen kostengünstigen TLC-SSDs. Dies reicht aus, um QLC NAND als Allzwecklaufwerk zu verwenden, ohne zu versuchen, es als Laufwerk der Klasse "Einmal schreiben, viele lesen, WORM] mit spezieller Software und Dateisystemen zu verwenden.



Intel und Micron haben als erste die QLC NAND SSD angekündigt, beginnend mit der Micron 5210 ION SATA SSD. Beide Unternehmen haben im Herbst kundenspezifische NVMe-SSDs mit QLC NAND mit dem Einstiegs-Controller SM2263 von Silicon Motion herausgebracht. Intels erste NVMe-SSD war ebenfalls ein QLC-Laufwerk. Samsungs erstes QLC NAND-Produkt war die 860 QVO SATA SSD für Endverbraucher. Toshiba und Western Digital (SanDisk) haben die Veröffentlichung der QLC-SSD noch nicht angekündigt und warten höchstwahrscheinlich auf die zweite Generation von QLC auf Basis des 96-Layer-3D-NAND.

Auf dem Markt für professionelle Laufwerke ist die Rolle von QLC NAND klar: Töten Sie Festplatten mit 10.000 U / min und konkurrieren Sie mit Laufwerken mit 7200 U / min. Auf dem Verbrauchermarkt ist die Situation verwirrender. Mit einem großen SLC-Cache bieten NVMe-QLC-SSDs wie Intel 660p und Crucial P1 eine hohe Geschwindigkeit, jedoch mit einigen Einschränkungen. QLCs könnten jedoch auf dem SATA-SSD-Markt als Alternative zu DRAMless TLC-SSDs immer beliebter werden, um das Ziel zu erreichen, 10 Cent pro GB zu kosten.

QLC NAND steckt noch in den Kinderschuhen und sein Wachstum wird einer der Haupttrends des Jahres 2019 sein. Bisher scheint es nicht so zu sein, dass QLC NAND den Umsatz von TLC NAND in naher Zukunft stark beeinflussen könnte. höchstwahrscheinlich wird es einfach zum Wachstum des SSD-Marktes beitragen. Es bestehen immer noch Zweifel, ob sich der QLC für die Lösung seiner Probleme lohnt, zumal die Kosten für ein Gigabyte QLC-NAND praktisch den Kosten für TLC-NAND entsprechen.

Neue Formfaktoren für professionelle SSDs

Mehrere der größten Akteure auf dem SSD-Markt beteiligen sich an einem Formatkrieg bezüglich der zukünftigen Form von SSD in Rechenzentren. M.2-SSDs erwiesen sich aufgrund der 3,3-V-Stromversorgung und mangelnder Hot-Swap-Fähigkeit als zu klein und in ihrer Kapazität begrenzt. Die 2,5-Zoll-U.2-SSD kann im laufenden Betrieb gewechselt werden, ist jedoch schwer zu kühlen, insbesondere wenn gepaarte Boards verwendet werden, um das Laufwerksvolumen mit Dutzenden von NAND-Chips zu erhöhen. In der ersten Runde der neuen Intel Ruler- und Samsung NF1-Angebote. Die Ruler-Schaltung ist in EDSFF standardisiert, aber eingeschlichen Für eine Vielzahl von Optionen verwendet NF1 noch keine Standardorganisation, und diese Option hat bereits den Zorn von PCI SIG aufgrund der Wiederverwendung des M.2-Steckverbinders auf sich gezogen, was im Widerspruch zu seinen Plänen für M.2 steht, Samsung hat jedoch bereits zugestimmt Mehrere Partner entwickeln NF1 SSD oder Gehäuse für sie.

Bisher ist das Ergebnis des Formatkrieges nicht klar, aber viele Unternehmen stoppen es nicht und treiben ihre Entwicklung und Implementierung voran. Diese neuen Formfaktoren werden wahrscheinlich nie auf dem Verbrauchermarkt erscheinen, und ihre frühen Benutzer werden große Unternehmen sein, die nicht von Markttrends abhängig sind und aufgrund ihres Volumens SSDs in jedem Formfaktor bestellen können.

Ruhe in Frieden, IM Flash Technologies, 2006-2019

Im Jahr 2018 beschlossen Intel und Micron, ihre langjährige Flash-Speicher-Partnerschaft zu beenden. IM Flash Technologies (IMFT) wurde 2006 gegründet, kurz nachdem die SSD an Popularität gewonnen hatte, und war einer der Hauptakteure in der Geschichte des Marktes. IMFT war der zweite NAND-Anbieter, der 3D NAND auf den Markt brachte, und die Entwicklung von 3D XPoint-Speicher spornte seine Konkurrenten an, andere Arten von Speicher mit geringer Latenz zu veröffentlichen, darunter Samsung Z-NAND und später Toshiba XL-Flash.

Diese Trennung verändert die Wettbewerbslandschaft der Festkörperspeicherindustrie ernsthaft, wird jedoch nicht sofort eintreten: Sie wird mehrere Phasen durchlaufen. Zwei Unternehmen haben die Produktion von NAND-Flash bereits in ihre eigenen Fabriken verlagert. Entwicklung und Forschung sind jedoch nach wie vor üblich und werden im IMFT-Büro in Lehai, PC, durchgeführt. Utah Anfang 2018 gaben Intel und Micron bekannt, dass sie nach Abschluss der 96-Schicht-Speichergenerierung, die 2019 auf den Markt kommen soll, mit der getrennten Entwicklung und Forschung beginnen werden. Einige Monate später wurde die Aufteilung der 3D XPoint-Entwicklung angekündigt, die nach der Entwicklung der zweiten Generation von 3D XPoint im ersten Halbjahr 2019 erfolgen wird. Micron erwirbt die Beteiligung von Intel an der 3D XPoint-Fabrik von Lehai, sodass Intel Substrate von Micron kaufen muss, bis das Unternehmen die Produktion in einem seiner Labors aufnimmt.



Die neuen Speicherdesigns bei Intel und Micron werden wahrscheinlich sehr unterschiedliche Wege gehen. Intel wird sich wahrscheinlich auf Laufwerke für den industriellen Einsatz konzentrieren und arbeitet an einer Strategie, die Produkte zwischen 3D XPoint für Geschwindigkeit und QLC NAND für Volumen aufteilt. Intel ist möglicherweise der erste NAND-Hersteller, der den TLC aufgibt, aber nur, wenn dadurch 3D XPoint wesentlich günstiger als die erste Generation wird. Das NAND-Geschäft von Micron ist viel breiter: Es ist ein bedeutender Anbieter von selbst hergestellten SSDs für Verbraucher und Industrie, und das NAND wird in Produkten anderer SSD-Marken sowie auf dem Markt für mobile, industrielle und eingebettete Elektronik verwendet. Die Pläne von Micron für 3D XPoint sind noch unbekannt. Sie haben keine Produkte mit der ersten Generation von 3D XPoint veröffentlicht, und auf lange Sicht können sie planen, ihre Aufmerksamkeit auf eine völlig andere Art von nichtflüchtigem Speicher zu lenken, die sonst niemand haben wird.

Ein neuer Konkurrent am Horizont: Yangtze Memory Technologies Co.

Die chinesische Holding Tsinghua hat eine Tochtergesellschaft Yangtze Memory Technologies Co. (YMTC) versucht, in den 3D-NAND-Markt einzudringen. Da sie spät dran war, liegt ihr Entwicklungsplan ernsthaft hinter ihren Konkurrenten zurück, und sie muss sehr schnell mehrere technologische Schritte durchlaufen, um die Vorreiter einzuholen. 2017 entwickelten sie ein 32-Lagen-3D-NAND und arbeiten nun an einem 64-Lagen-3D-NAND, das 2019 auf den Markt kommen soll. Danach wollen sie 96 Schichten überspringen und 2020 sofort bei 128 aussteigen, um ältere Spieler einzuholen. Der Hauptunterschied zwischen NAND und YMTC ist eine neue Produktionsmethode, die das Unternehmen Xtacking nannte: Anstatt periphere Hilfsschaltungen unter einem Array von Flash-Speichern zu platzieren (wie Intel und Micron es zuerst getan und dann alles andere geplant haben), produziert YMTC zwei Teile des Chips auf getrennten Substraten. Sie behauptet, in einem Produktionsschritt fertiges peripheres Substrat und Substrat mit einem Array kombinieren zu können. Ihr erstes 64-Lagen-3D-NAND ist die erste Technologiedemonstration.

Neben der Tatsache, dass Sie mit diesem Prozess eine kleine Matrix erstellen können, bietet es YMTC einige weitere Vorteile, die es dem Unternehmen ermöglichen, mit Wettbewerbern Schritt zu halten. Durch die getrennte Herstellung von Peripheriegeräten und einer Reihe von Speichern kann YMTC die Entwicklung dieser beiden Schemata trennen und schneller vorankommen. Peripherieschaltungen können auch unter Verwendung des traditionellen logischen Prozesses anstelle des Speicherherstellungsprozesses hergestellt werden - im Moment verwenden sie einen gut entwickelten und daher billigen logischen Prozess bei 180 nm. YMTC plant, das Hauptmerkmal seines Speichers auf eine extrem große E / A-Geschwindigkeit zu bringen, wobei mehrere Ebenen pro Matrix verwendet werden. Sie hofft, mit einer Matrix Geschwindigkeiten von 3 Gbit / s zu erreichen, während andere Marktteilnehmer gerade erst anfangen, die Messlatte bei 1 Gbit / s zu sprengen.