Neue Generation: Solidigms QLC bietet 192 Layer und mehr Schreibleistung

Michael Günsch
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Neue Generation: Solidigms QLC bietet 192 Layer und mehr Schreibleistung
Bild: Solidigm (via Twitter)

Im Rahmen der Fachveranstaltung Storage Field Day 24 hat Solidigm die kommende vierte Generation des von Intel übernommenen QLC-NAND-Flash mit Floating-Gate-Architektur angekündigt. Die Zahl der Ebenen (Layer) steigt von 144 auf 192 für noch mehr Bit pro Fläche. Zudem soll das wahlfreie Schreiben massiv beschleunigt werden.

Die von Stephen Foskett auf Twitter geteilten Folien aus der Präsentation von Solidigm verraten nicht alle, aber einige Details zum neuen QLC-NAND, der Intels dritte Generation mit 144 Layern beerben soll. Eigentlich handelt es sich erst um die zweite Generation nach der Trennung von Intel und Micron, denn die beiden vorherigen Generationen mit 64 und 96 Layern waren von beiden Unternehmen noch gemeinsam entworfen worden.

QLC mit 192 Layern

Mit der neuen Generation steigt die Zahl der Zellschichten von 144 Layer auf 192 Layer. Dies sollte für eine nochmalige Steigerung der Flächendichte sorgen, doch mangelt es an weiteren Angaben wie der Speicherkapazität pro Die und dessen Größe. Intels 144-Layer-QLC-NAND bot bereits mit 13,8 Gigabit/mm² eine sehr große Dichte, die aber von Kioxia (BiCS6) und SK Hynix (V7) bereits überboten wird.

Wahlfreies Schreiben deutlich beschleunigt

Wie auch Kioxia und Samsung anpeilen, soll parallel die Leistung des QLC-NAND steigen, der gegenüber TLC-NAND hier klar im Nachteil ist. Solidigm will beim 192L-QLC-NAND sogar günstigen (value) TLC-NAND um 24 Prozent beim wahlfreien Schreiben übertreffen. Gegenüber nicht näher spezifiziertem QLC-NAND der Konkurrenz sollen Durchsatz respektive IOPS beim wahlfreien Schreiben gar um den Faktor 6 steigen. Die Latenz sei dabei 84 Prozent geringer und liege deutlich unter 1 ms. Beim Vorgänger hatte Intel noch rund 1,6 ms angegeben, wie die nachfolgende Tabelle zeigt.

QLC 3D-NAND im Vergleich
Solidigm/Intel Intel/Micron Micron Kioxia/WD BiCS4 Kioxia/WD BiCS6 Samsung V5 SK Hynix V5 SK Hynix V7
Typ (Bit/Zelle) QLC (4 Bit)
Kapazität 1 Tbit 1 Tbit 1 Tbit 1,33 Tbit 1 Tbit 1 Tbit 1 Tbit 1 Tbit
Planes 4 4 4 2 4 2 4 ?
Layer (WL) 144 96 176 96 162 92 96 176
Die-Fläche 74,03 mm² 114,6 mm² ? 158,4 mm² 68 mm² 136 mm² 122 mm² ?
Dichte 13,8 Gb/mm² 8,9 Gb/mm² ? 8,5 Gb/mm² 15,1 Gb/mm² 7,53 Gb/mm² 8,4 Gb/mm² 14,8 Gb/mm²
Read (tR) Average 85 µs 90 µs ? 160 µs ? 110 µs 170 µs ?
Read (tR) Max 128 µs 168 µs ? 165 µs ? ? ? ?
Write (tPROG) 1630 µs 2080 µs ? 3380 µs ? 2 ms 2150 µs ?
Program 40,0 MB/s 31,5 MB/s ? 9,7 MB/s 60 MB/s 18 MB/s 30 MB/s ?
I/O 1,2 Gb/s 0,8 Gb/s 1,6 Gb/s 0,8 Gb/s 2,4 Gb/s 1,2 Gb/s 0,8 Gb/s ?
Block Size 48 MB 96 MB ? 24 MB ? ? 24 MB ?

Doppelter Speicherplatz bei Enterprise-SSDs

Solidigm spricht zudem von einer möglichen Verdoppelung der SSD-Speicherkapazität von bisher maximal 30,72 TB auf 61,44 TB. Ob dies bedeutet, dass die Speicherchips nun 2 Terabit sichern oder aber schlicht doppelt so viele in einem NAND-Package untergebracht werden, bleibt abzuwarten. Bisher bieten alle QLC-Varianten 1 Terabit pro Die, was aber inzwischen auch Microns neuer 232L-TLC-NAND schafft, der sogar den 144L-QLC-NAND bei der Flächendichte übertrifft.

Speicherdichte von 3D-NAND (grün: TLC, orange: QLC, blau: SLC)
    • Kioxia/WD BiCS6 162L (QLC, 1 Tb)
      15,1
    • SK Hynix V7 176L (QLC, 1 Tb)
      14,8
    • Micron 232L (TLC, 1 Tb)
      14,6
    • SK Hynix V8 (TLC, 512 Gb)
      14,5
      nicht bestätigt!
    • Intel 144L (QLC, 1 Tb)
      13,8
    • SK Hynix V7 176L (TLC, 512 Gb)
      10,8
    • Kioxia/WD BiCS6 162L (TLC, 1 Tb)
      10,4
    • Intel/Micron 96L (QLC, 1 Tb)
      8,9
    • Kioxia/WD BiCS4 96L (QLC, 1,33 Tb)
      8,5
    • Samsung V7 176L (TLC, 512 Gb)
      8,5
    • YMTC 128L (TLC, 512 Gb)
      8,5
    • SK Hynix V5 96L (QLC, 1 Tb)
      8,4
    • Kioxia/WD BiCS5 128L (TLC, 512 Gb)
      7,8
    • SK Hynix V6 128L (TLC, 512 Gb)
      7,8
    • Samsung V5 92L (QLC, 1 Tb)
      7,5
    • Intel/Micron 96L (TLC, 512 Gb)
      6,3
    • Kioxia/WD BiCS4 96L (TLC, 512 Gb)
      5,9
    • Samsung V6 128L (TLC, 512 Gb)
      5,0
    • Samsung Z-NAND 48L (SLC, 64 Gb)
      0,6
    • Intel/Micron 3D XPoint (SLC, 128 Gb)
      0,6
      kein NAND-Flash
Einheit: Gigabit pro mm²

QLC oft ausreichend ausdauernd

Dass die Haltbarkeit von QLC-NAND für viele Bereiche ausreicht, unterstreicht Solidigm damit, dass angeblich mit 85 Prozent ein Großteil der TLC-SSDs mit weniger als 1 Drive Write Per Day (DWPD) spezifiziert sind. Das bedeutet, dass sich diese im Rahmen der Garantie weniger als einmal pro Tag vollständig beschreiben lassen.

Die möglichen Schreibzyklen bei QLC sind zwar geringer, würden aber selbst bei vielen Enterprise-Anwendungen kein Risiko darstellen, so Solidigm weiter.