Samsung: Nächstes Jahr kommt die 128-TB-SSD mit Terabit-QLC-Flash

Michael Günsch 53 Kommentare
Samsung: Nächstes Jahr kommt die 128-TB-SSD mit Terabit-QLC-Flash

Samsung hat auf dem Flash Memory Summit (FMS) diverse Neuheiten angekündigt. Das Schwergewicht ist der neue 1-Tbit-NAND mit vier Bit pro Zelle (QLC), der im kommenden Jahr 128-TB-SSDs ermöglichen soll. Zudem wurden die Z-SSD SZ985 mit niedriger Latenz sowie ein neuer Formfaktor gezeigt. Nachfolger der 960 Pro/Evo deuten sich an.

QLC-3D-NAND mit einem Terabit pro Die

Samsungs jüngste Generation des V-NAND, so nennt der Hersteller den eigenen 3D-NAND, bietet vorerst 256 Gigabit Speicherkapazität pro Die, eine Variante mit doppelter Kapazität von 512 Gigabit war geplant, ist aber noch nicht erschienen. Im nächsten Jahr soll mit der fünften Generation des V-NAND (V5) gleich der Schritt auf 1.024 Gigabit (128 GByte) pro Die folgen. Rund 1 Terabit pro Chip ermöglicht 2 TByte Speicherplatz in nur einem Chip-Gehäuse (Package), wenn 16 der neuen Terabit-Dies übereinander gestapelt werden.

Über wie viele Zellschichten (Layer) der Terabit-3D-NAND verfügen wird, bleibt vorerst unklar. Klar ist aber, dass Samsung die Zahl der Bits pro Speicherzelle von derzeit drei (TLC, Triple-Level Cell) auf vier (QLC, Quadruple-Level Cell) anhebt. Auch Toshiba und Western Digital haben bereits QLC-3D-NAND für die Generation BiCS3 mit 768 Gigabit und die nachfolgende Generation BiCS4 mit 1.024 Gigabit angekündigt.

Auf Basis des Terabit-NAND will Samsung die Enterprise-SSD PM1643 mit bis zu 128 TByte Speicherplatz anbieten. Tom's Hardware erfuhr überdies, dass der Hersteller plant, nicht nur wie bisher maximal 16 Dies sondern künftig sogar 32 Dies in einem Package übereinander zu stapeln. Mit 32 Terabit-Dies wären 4 TByte in nur einem Speicherbaustein möglich.

Z-SSD mit SLC-Flash wird ausgeliefert

Bereits im vergangenen Jahr hatte Samsung die Z-SSD mit besonders niedrigen Latenzen als eine Art Antwort auf Intels Optane-SSDs respektive Microns QuantX-SSDs mit 3D XPoint angekündigt. Auch in diesem Jahr ist das Modell SZ985 mit 800 GByte Speicherplatz zugegen, das inzwischen an Geschäftskunden ausgeliefert werden soll. Laut Tom's Hardware ist inzwischen bestätigt, dass es sich, wie vermutet, um eine Art optimierten SLC-NAND-Flash handelt. Der Nachfolger soll dank MLC-Technik mit zwei Bit pro Speicherzelle mehr Speicherplatz pro Chip bieten, was die Kosten senkt. Die Technik ist aber etwas langsamer als SLC mit nur einem Bit.

Z-NAND in Gen 2 günstiger, aber langsamer
Z-NAND in Gen 2 günstiger, aber langsamer (Bild: PC Perspective)

Der Hersteller gibt eine Latenz von nur 15 Mikrosekunden beim Lesen an, was etwa einem Siebtel der Leselatenz einer herkömmlichen NVMe-SSD entspreche. Die Antwortzeit des Systems soll auf Anwendungsebene sogar um den Faktor 12 reduziert werden. Die hohe Leistung soll im Enterprise-Bereich zum Beispiel Echtzeitanalysen von „Big Data“ oder das Caching beschleunigen. Ein Einsatz im Client-Sektor ist momentan sehr unwahrscheinlich.

Samsungs Z-SSD SZ985
Samsungs Z-SSD SZ985 (Bild: ascii.jp)

Für die Z-SSD SZ985 mit 800 GByte hatte Samsung 750.000 IOPS bei 4K Random Read und 160.000 IOPS bei 4K Random Write genannt. Dabei ist der Hinweis „sustained“ wichtig: Die Leistung soll nicht nur kurzzeitig, sondern dauerhaft erreicht werden. Die sequenziellen Transferraten sollen lesend wie schreibend 3.200 MB/s erreichen. Die Add-In-Card nutzt PCIe 3.0 x4 als Schnittstelle. Der Controller gehört zur neuen Phoenix-Generation.

Der nächste Next Generation Small Form Factor alias „M.3“

Vor einigen Jahren war der M.2-Formfaktor noch als Next Generation Small Form Factor (NGSFF) gehandelt worden, nun geschieht das gleiche mit einem weiteren Formfaktor, bevor dieser einen finalen Namen erhält. Mit Abmessungen von 30,5 × 110 × 4,38 mm (B×L×H) entspricht das Format bei Länge und Höhe dem M.2-22110-Format, fällt aber breiter aus. Dadurch können (kompaktere) NAND-Flash-Packages in Zweierreihe aufgelötet werden, was die Speicherdichte pro SSD gegenüber M.2 deutlich steigert. Samsung liefert bereits Muster der NGSFF SSD mit 16 TByte Speicherkapazität aus. Die Massenfertigung soll im vierten Quartal beginnen.

Das Format ist derart gestaltet, dass es in Server mit einer Höheneinheit (1U) passt. Ein Demosystem ist mit 36 der 16-TB-SSDs bestückt, sodass der 1U-Server 576 TByte Storage bietet. Die gebündelte Leistung soll 10 Millionen IOPS erreichen.

Samsungs NGSFF alias „M.3“
Samsungs NGSFF alias „M.3“ (Bild: Servethehome)

Im Vorfeld hatte Samsung das neue Format für Server-SSDs bereits als „M.3“ angekündigt. Die Vermutung liegt nahe, dass sich der gleiche Formfaktor auch hinter Intels Ruler Form Factor verbergen könnte. Allerdings zeigte Intel nicht ein nacktes Modul, sondern eine lange und schmale SSD mit Gehäuse.

Es bleibt abzuwarten, ob sich der neue Formfaktor als Standard etabliert und welchen Namen er letztlich tragen wird.

Key Value SSD Technology

Außerdem hat Samsung einen neuen Ansatz für die Verarbeitung von Datensätzen vorgestellt. Die sogenannte Key-Value-SSD-Technologie soll Daten, die bisher von der SSD in Blöcke mit fester Größe gewandelt werden, künftig anders verarbeitet werden. Laut Beschreibung wird dabei „jedem „Wert” oder Teil von Objektdaten“ ein „Schlüssel“ bzw. spezifischer Ort zugewiesen – gänzlich unabhängig von der Größe. Somit sei eine direkte Adressierung möglich, das bisherige LBA (Logical Block Addressing) und PBA (Physical Block Addressing) entfalle. Dateizugriffe sollen dadurch beschleunigt werden, zudem steigere dies die Haltbarkeit einer SSD.

Key Value Technology
Key Value Technology (Bild: PC Perspective)

Heute wandeln SSDs Objektdaten mit unterschiedlichsten Größen in Datenfragmente mit spezifischer Größe, genannt ”Blöcke”. Um die Blöcke nutzen zu können, sind Implementierungsprozesse, bestehend aus LBA (Logical Block Addressing) und PBA (Physical Block Addressing) Stufen erforderlich. Die neue Key-Value-SSD-Technologie von Samsung jedoch erlaubt SSDs die Verarbeitung von Daten, ohne sie in Blöcke wandeln zu müssen. Stattdessen weist die Key-Value-SSD-Technologie jedem „Wert” oder Teil von Objektdaten einen „Schlüssel“ bzw. spezifischen Ort zu – unabhängig von der Größe. Der Schlüssel ermöglicht die direkte Adressierung einer Data Location, was wiederum die Skalierung des Speichers ermöglicht. Mit der Key-Value-Technologie lassen sich SSDs hinsichtlich Leistungsfähigkeit und Kapazität vertikal (aufwärts) und horizontal skalieren. Daher kann, wenn Daten gelesen oder geschrieben sind, ein Key Value SSD redundante Schritte reduzieren. Dies wiederum führt zu schnelleren Daten-Ein- und Ausgaben sowie verringerter TCO und erheblich verlängerter Lebensdauer einer SSD.

Samsung

Hinweise auf Nachfolger der Samsung 960 Evo/Pro

Keine öffentliche Ankündigung, aber Hinweise in Form einer Liste des UNH InterOperability Laboratory gibt es zu den potentiellen Nachfolgern der Samsung 960 Evo (Test) und Samsung 960 Pro (Test). Die Liste nennt die Samsung NVMe 97X Series und die Samsung NVMe 98X Series. Im Vorjahr war die 960-Serie als „96x“ gelistet worden.

Erste Hinweise auf Samsungs NVMe-SSDs der Serien 970 und 980
Erste Hinweise auf Samsungs NVMe-SSDs der Serien 970 und 980 (Bild: via Tom's Hardware)