ARTIKEL/TESTS / SATA-Revival: Crucial MX500 mit 4 TB im Test
Technologie im NAND-Flash-Bereich

Moderne 1x-nm-Flashspeicher sind mittlerweile zum Standard geworden – 2x-nm-Dies kommen kaum noch zum Einsatz. Dadurch wird unter anderem eine Reduktion der Herstellungskosten erzielt (verglichen mit 25 oder 32 nm). Dies wird möglich, da durch den geringeren Platzbedarf der feineren Strukturen mehr Chips aus einem 300-mm-Silizium-Wafer gewonnen werden können und die Produktion insgesamt (kosten)effizienter abläuft. Dadurch entstehende preisliche Vorteile können die Hersteller mehr oder weniger direkt an den Endkunden weitergeben und für eine attraktive Preisgestaltung sorgen.

Nachteilig wirkt sich die Reduktion der Strukturbreite nämlich auf die Lebenserwartung der Speicherzellen aus, denn die maximal mögliche Anzahl von Schreib- und Löschzyklen (Program/Erase-Cycles, kurz PE-Cycles) sinkt. Das gilt gleichermaßen auch durch die Erhöhung der gespeicherten Informationen je Speicherzelle. Hierzu muss die in einer Zelle hinterlegte Ladungsmenge feiner dosiert und beim Auslesen auch genauer ausgewertet werden, um mehr als zwei Zustände unterscheiden und damit auch mehr als ein Bit je Speicherzelle speichern zu können. Gerade beim preislich umkämpften Einsteiger- bzw. Consumer-Bereich zählt jeder Cent in der Hersteller und macht TLC-Speicher fast unumgänglich.

TLC-Zellen (Triple-Level Cell) sind in der Lage bis zu drei Bit zu speichern, die durch acht unterschiedliche Schaltzustände abgebildet werden. Dadurch kann eine deutlich höhere Speicherdichte erreicht werden, was wiederum die Kosten für entsprechende Endprodukte sinken lässt. Durch die höhere Anzahl unterschiedlicher Spannungsniveaus (TLC: 2^3 = 8 / MLC: 2^2 = 4) sind diese Zelltypen aber auch anfälliger für die Abnutzung und letztlich den Ausfall. Deshalb sind im Zusammenhang von TLC-Speichertechnologien immer die Herstellerangaben bzgl. Haltbarkeit (TBW, Terabytes Written) und Garantiezeit essentiell. Bei den maximal möglichen P/E-Cycles von TLC-Zellen spricht man zur Zeit von etwa 3.000 (Angabe Micron), wobei MLC-Speicher bei rund 10.000 Zyklen liegt. TLC hat insbesondere im Bereich Performance deutliche Nachteile, denn die Latenzzeiten für das Programmieren und Löschen von Zellen sind deutlich höher als z. B. bei SLC-Flash. Noch relativ neu ist QLC-Flash, der sogar 16 Zustände je Speicherzelle unterscheiden kann, jedoch auf nur noch 1.000 PE-Zyklen kommt.

Verschiedene Multi-Level-Cell Technologien auf einen Blick (Bild: Micron).

Verschiedene Multi-Level-Cell Technologien auf einen Blick (Bild: Micron).

Während in den vergangenen Jahren durchweg planare Speichertechnologien verwendet wurden, suchen die Speicherspezialisten immer weiter nach neuen Methoden um die Speicherkapazität bei gleicher Grundfläche weiter zu steigern. Ein Ergebnis dieser Entwicklungen ist der so genannte 3D-NAND, der klassischen 2D-Speicher praktisch am Markt schon abgelöst hat. Durch das Stapeln der Speicherzellen auf mehreren Ebenen bleibt die Grundfläche der Chips gleich, jedoch kann die Speichertiefe erhöht werden. Diese anspruchsvolle Technologie wird beispielsweise in Samsungs V-NAND umgesetzt. Toshiba setzt auf den eigenen BiCS3 Flash, der 64 Lagen an TLC-Speicherzellen stapelt und dadurch hohe Speicherkapazitäten pro Chip erzielen kann ‒ die vierte Generation setzt sogar 96 Lagen ein. In Konkurrenz dazu haben Intel und Micron zusätzlich die Speichertechnologie 3D XPoint entwickelt.

Modelle und Preise

Crucial hat die MX500 in verschiedenen Speicherausführungen im Angebot. Zusammen mit dem im Test befindlichen 4-TB-Modell, bietet der Hersteller alles in allem folgende Versionen an: 4 TB, 2 TB, 1 TB, 500 GB und 250 GB. Die Preise für die genannten Modelle liegen bei ca. 360 Euro (4 TB), 180 Euro (2 TB), 85 Euro (1 TB), 55 Euro (500 GB) sowie 40 Euro (250 GB). Daraus ergeben sich Preise pro Gigabyte zwischen 9 und 16 Euro-Cent. Unser Testmuster mit 4 TB Speicherkapazität schlägt mit 9 Euro-Cent zu Buche.

Unterschiede gibt es auch innerhalb der technischen Eckdaten, die wir in der Tabelle unten verdeutlichen. Das 4-TB-Modell bietet eine leicht geringe Random 4K Read Performance als die übrigen Modelle. Ein Blick lohnt sich auch auf die maximale Schreiblast (Terabytes-Written, kurz TBW) zu werfen, die proportional zur Speicherkapazität ist. Ein wichtiges Merkmal für den Dauerbetrieb oder generell dann, wenn täglich große Datenmengen kopiert werden.

Modell Rand. 4K Read Rand. 4K Write Seq. Read Seq. Write Haltbarkeit
4 TB 90.000 IOPS 90.000 IOPS 560 MB/s 510 MB/s 1.000 TBW
2 TB 95.000 IOPS 700 TBW
1 TB 360 TBW
500 GB 180 TBW
250 TB 100 TBW
Crucial bietet die MX500 in fünf unterschiedlichen Ausführungen an.

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Autor: Patrick von Brunn, Stefan Boller
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