QLC-FLASHSPEICHER: DIE NEUESTE TECHNOLOGIE IM SSD-SPEICHERMARKT
Die IT-Branche ist wohl eine der Branchen, die sich immer wieder selbst erfindet und eine rasante Geschwindigkeit von Produkt- NEU-oder WEITER-Entwicklungen hinlegt, wie keine andere.
Will man sein WISSEN ERWEITERN, erfordert es Zeit und Geduld. Sehr oft werden Abkürzungen für Produkte oder Technologien verwendet, um diese zu beschreiben oder zu spezifizieren. So auch bei SSDs-Flashspeichern, im Markt der SSD-Festplatten. Beispielsweise ist bei Flashspeichern oft von SLC, MLC, TLC oder QLC zu lesen. Doch was heißen diese Abkürzungen, worin liegen die Unterschiede und welche sind die besten wofür? Fragen über Fragen, die wir in diesem Blog beantworten werden.
SLC, MLC, TLC ODER QLC-FLASHSPEICHER: UNTERSCHEIDUNG DER FLASHSPEICHER-GENERATIONEN
Die ersten Flashspeicher waren SLC-Flash (Single-Level Cell), gefolgt von MLC-Flash (Multi-Level Cell) und TLC-Flash (Triple-Level Cell) SSD-Speichern.
Die QLC-Flashspeicher sind die nächste konsequente Stufe und die vierte Generation der Flashspeicher.
Die Generationen unterscheiden sich vor allem in der Speicherdichte voneinander, also die Steigerung der Datenmenge, die auf der gleichen Fläche gespeichert werden kann.
- SLC Flashspeicher (Single-Level Cell): Ein Bit pro Zelle, zwei mögliche Spannungsebenen
- MLC Flashspeicher (Multi-Level Cell): Zwei Bits pro Zelle, vier mögliche Spannungsebenen
- TLC Flashspeicher (Triple-Level Cell): Drei Bits pro Zelle, acht mögliche Spannungsebenen
- QLC Flashspeicher (Quad-Level Cell): Vier Bits pro Zelle, 16 mögliche Spannungsebenen
Die Grafik verdeutlicht die Steigung der Speicherdichte von Generation zu Generation innerhalb des Speichermediums: Der QLC-Speicher nimmt beispielsweise 4 Bit pro Zelle an Daten auf und kann bis zu 16 Spannungsebenen pro Zelle speichern. Das entspricht einem Zuwachs in der Speicherdichte von 33% gegenüber der TLC-Flash Generation davor, die ein Fassungsvermögen von 3 Datenbit/Zelle speichern konnte. Im Vergleich dazu hält der erste eingesetzte SLC-Speicher Platz für 1 Datenbit/Zelle bereit und im 2 Datenbit je Zelle der MLC bei dem bereits bis zu 4 unterschiedliche Spannungsebenen abgelegt werden. Die Speicherdichte hat sich von Generation zu Generation daher immer weiter erhöht.
WARUM GIBT ES QLC-FLASH HEUTE?
Die neueste QLC-Flash-Technologie ist eine Antwort auf das rasante Datenwachstum, welches Rechenzentren an die Grenzen bei der Speicherskalierbarkeit bringt. QLC-Flash bringen insgesamt mehr Daten auf gleicher Fläche unter als die Generationen (SLC, MLC und TLC) davor.
Leistung und Kapazität des QLC Speichers
QLC-Flash (Quad-Level Cell) ist eine kapazitätsoptimierte NAND-Speichertechnologie in der vierten Generation.
Der Flashspeicher wurde – neben dem Unterschied in der Speicherdichte – entwickelt, um keine Kompromisse zwischen Leistung und Kapazität mehr hinnehmen zu müssen. Denn das Speichermedium liefert NVMe-Performance mit höheren Kapazitäten.
Auch die Kriterien zur Wahl des besten Speichermediums je nach Anwendung und Einsatzgebiet (SSD oder HDD) wurde mit dem QLC-Flashspeicher weitgehend aufgelöst. In der Vergangenheit wurde der Einsatz von SSDs empfohlen, wenn eine Anwendung vor allem Leistung erforderte. HDDs wurden vorrangig für Anwendungen gewählt, die Kapazität im Fokus hatten. Die QLC SSD bietet beides. Sie ist eine gute Mischung aus hyperdichtem, günstigem Speicher und hohen Durchsatz.
QLC-Flash: Kostenaspekt
Durch die größere Kapazität der QLC-Flash SSDs entsprechen die Kosten pro Terabyte denen von HDDs (Hard-Disk Drives). Teilweise liegen die Kosten sogar schon darunter. Da die Kosten pro Storage-Einheit mit zunehmender Speicherkapazität sinken, kann ein QLC-Flash SSD günstiger als ein TLC-Flash SSD sein. Dies sollte im Einzelfall durchgerechnet werden.
QLC-Flash: Performance und Zuverlässigkeit
Die ersten QLC-SSD-Modelle am Markt waren noch deutlich langsamer als TLC-Flash-SSDs, da sich die Leistung auf mehr Spannungsebenen verteilte und sich dies negativ auf die Lesegeschwindigkeit auswirkte (Stichwort: höhere Bitfehlrate). Auch bei der Schreibbeständigkeit und Lebensdauer schnitten die ersten QLC-SSDs schlechter ab als die TLC-SSDs. Mit der verbesserten NVMe-Performance und Verfeinerung der NAND-Speichertechnologie konnte dieser Nachteil weitgehend aufgehoben werden.
QLC-Flash: Einsatzgebiete und Anwendung
QLC-Flashspeicher sind kostengünstige Laufwerke, die HDDs gerade im Bereich Mainstream- und bei leseintensiven Workloads (z.B. bei der Datenanalyse, KI, NoSQL-Datenbanken, Streaming-Medien oder Content Delivery Networks) gut ersetzen können. Je nach Hersteller kann ihre Performance sogar mit der von High-End-SSDs auf TLC-Basis mithalten. Auch die Performance im 24/7 Betrieb wurde mit den neuesten QLC-Flashspeichern deutlich verbessert, unter anderen sichtbar in dem folgenden modernen QLC-Flashspeicher von Solidigm.
MODERNER QLC-FLASHSPEICHER: SOLIDIGMTM D5-P5430
Solidigm brachte im Mai 2023 einen QLC-Flashspeicher namens D5-P5430 auf den Markt. Der QLC-Flashspeicher wurde speziell für den Mainstream-Bereich und für lese-intensive Workloads entwickelt.
Der Speicher gewährleistet durch seine einzigartige Speicherdichte, Effizienz, Wartungsfreundlichkeit und ohne Leistungseinbußen eine effiziente Speicherung großer Datenmengen mit schnellem Zugriff darauf. Gerade für moderne, datenintensive Workloads und Anwendungsfälle wie Künstliche Intelligenz (KI), Machine Learning (ML), Content-Delivery-Networks (CDNs), objektbasierte Speicherung und die Datenanalyse sind dies wichtige Kriterien.
Solidigm™ D5-P5430 bietet eine TLC-ähnliche Leseleistung mit massiven Schreibzugriffen über die gesamte Lebensdauer zu QLC-Bedingungen, was zu geringeren Gesamtbetriebskosten (TCO) und einer verbesserten Nachhaltigkeit von Rechenzentren und Edge-Infrastrukturen führt. Die QLC-SSD ist in einer breiten Palette von Formfaktoren und Kapazitäten bis zu 30,72 TB erhältlich und kann in einer Vielzahl von 1U- und 2U-Konfigurationen eingesetzt werden.
QLC-FLASH: SENKUNG DER GESAMTBETRIEBSKOSTEN UND ERHÖHUNG DER SPEICHERDICHTE BEI GLEICHZEITIGER VERBESSERUNG DER ENERGIEEFFIZIENZ
Mit der einzigartigen Kombination aus Dichte und optimaler Leistung für Mainstream- und leseintensive Workloads schafft die D5- P5430 die Möglichkeit, TCO-Einsparungen in einer Reihe von Legacy-Konfigurationen wie All-TLC-SSDs, Hybrid- und All-HDDs-Arrays.
- Die höhere Kapazität der D5-P5430 NAND-SSD in Verbindung mit der effektiven Leistung kann im Vergleich zu einem Hybrid-Array
- eine bis zu fünfmal höhere Speicherdichte,
- einen 4,3-mal niedrigeren 5-Jahres-Energieverbrauch und
- 3,8-mal weniger zu entsorgende Laufwerke am Ende des Lebenszyklus bieten.
Unterm Strich bietet das D5-P5430 einen nachhaltigeren Speicher im Vergleich zu einem Speicher mit geringerer Dichte und weniger Effizienz.
Schätzungen zufolge werden Rechenzentren bis zum Jahr 2030 insgesamt 3 bis 13 % des weltweiten Stromverbrauchs verbrauchen und da 85% bis 90% des Speichers in Rechenzentren immer noch auf Festplattenlaufwerken gespeichert werden, bieten NAND-SSDs mit hoher Dichte eine bedeutsame Gelegenheit zur Nachhaltigkeit.
ZUVERLÄSSIGER EINSATZ IN EINER BREITEN PALETTE VON KONFIGURATIONEN MIT QLC-FLASHSPEICHERN
Die D5-P5430 ergänzt die Solidigm SSD-Produktlinie der D5-Serie und baut darauf auf.
Sie bietet eine klassenführende Auswahl an Formfaktoren (U.2, E3.S, E1.S) und Kapazitäten (3,84 TB bis 30,72 TB), die eine breite Palette von Konfigurationen ermöglichen.
- Bestehende Struktur nutzen, Speicherdichte erhöhen: Für Kunden, die die Gehäuseinfrastruktur beibehalten, aber eine höhere Dichte erreichen möchten, ist die D5-P5430 in U.2 erhältlich.
- Umstieg auf EDSFF SSD: Kunden, die mehr Vorteile aus der D5-P5430 ziehen und die Beschränkungen durch die alten Formfaktoren überwinden möchten, können mit dieser modernen NAND-SSD einfach auf EDSFF SSD umsteigen.
- Verfügbare Formfaktoren E3.S und E1.S:
- Der Formfaktor E3.S zielt darauf ab, U.2-Laufwerke in 2U-Servern mit dichteoptimierten Servern zu ersetzen. – Ergebnis: höhere Energie und Leistung sowie eine höhere Flexibilität beim Einsatz von unterschiedlichen Geräten.
- Der Formfaktor E1.S bietet erhebliche Vorteile gegenüber U.2- und M.2-Laufwerken in leistungsoptimierten 1-HE-Servern. Er hat mehr IOPS auf gleichem Raum und ist thermisch effizienter, um entweder schnellere Prozessoren zu betreiben oder die Kühlkosten zu senken.
- Neue Funktionen: D5-P5430 wurde durch neue Funktionen ergänzt, die für den Aufbau moderner Rechenzentren unerlässlich sind – und zwar:
- Sicheres Booten
- Opal (Data at Rest Security)
- FIPS 130-2 Level 2
- Branchenführende Datenzuverlässigkeit
- Null SDC-Fehler (Test durch Solidigm: in über 6 Millionen Jahren simulierter Betriebsdauer)
Die D5-P5430 QLC-NAND-SSD wurde über Branchenstandards und gängige Praktiken hinaus von Solidigm validiert und getestet.
