Interview mit Samsungs SSD-Spezialist Marcel Binder

Marcel Binder, Technical Product Manager Marketing bei Samsung (Bild: Team Nölke)

Warum sollten Anwender eine SSD verwenden?

Für viele Anwendungen sind der schnelle Start von Programmen und der hohe Datentransfer wichtige Punkte bei der täglichen Arbeit. SSDs bieten einen Leistungssprung, wo herkömmliche magnetische Festplatten längst an ihre Performance-Grenzen gestoßen sind. Bei der Festplatte sorgt der mechanische Schreib-/Lese-Kopf nämlich für verzögerte Zugriffszeiten. In einer SSD gibt es keine mechanischen Teile, sondern nur Flash-Speicherbausteine und damit auch kaum Verzögerungen. Mit den modernen Flashspeichern wird der Datentransfer um ein Vielfaches beschleunigt.

Warum sollte dies eine Samsung-SSD sein?

Weil wir mit der V-NAND-Technologie gerade die Spielregeln in einem ganzen Segment ändern. V-NAND ist die nächste Generation der Flashtechnologie, die die vorherige NAND-Technologie in Punkto Speicherkapazität, Performance und Haltbarkeit übertrifft. Planar-Technologie ist bei 256 GB an ihr Limit gekommen – mehr Speichervolumen ist physikalisch auf dem Chip kaum möglich, da sich die einzelnen Speicherzellen nicht mehr enger anordnen lassen, ohne Instabilitäten oder gar Zerstörung zu riskieren. Um dieses Limit zu umgehen haben wir V-NAND entwickelt. Denn mit dieser Technologie ist jetzt ein Speichervolumen in TB-Größe möglich. Die Neuerung besteht dabei in der vertikalen Anordnung. In einem V-NAND-Flashspeicher befindet sich durch die dreidimensionale Anordnung auf einem Zehntel einer gegebenen Fläche, 100 Mal mehr Kapazität als auf herkömmlichen SSDs. Statt einer einfachen Bit-Garage also quasi ein ganzes Hochhaus voller Bits. Außerdem wird durch die verbesserte Zellenstruktur der Schreib- und Lesevorgang im Vergleich zu herkömmlichen SSDs deutlich schneller. Dadurch können jetzt auch große Datenvolumen in Geschwindigkeiten fließen, die sich nach Gigabyte pro Sekunde bemessen.

Lohnt sich ein Upgrade mit einer SSD in einem älteren Notebook mit SATA-Schnittstelle? Welche Samsung-Modelle sind dafür am besten geeignet?

Das lohnt sich in sehr vielen Fällen. Viele PCs und Notebooks werden inzwischen mit SSDs ausgeliefert. Aber auch Besitzer älterer Rechner können von der neuen Technologie profitieren, indem sie ihre vorhandene Festplatte gegen eine SSD austauschen. Die PRO- und die EVO-Version der Samsung SSD 850 werden mit einem Anschluss für die SATA-Schnittstelle geliefert. Damit lassen sich Rechner mit mechanischen Festplatten schnell und unkompliziert umrüsten. Der SATA-Standard ist jedoch begrenzt: Er kann die hohen Datentransfer-Leistungen moderner Solid State Drives beim Lesen und Schreiben nicht komplett ausschöpfen. Eine sehr hohe Auslastung der Workstations erzielt man jenseits der SATA-Schnittstelle, beispielsweise mit M.2 wie bei der Samsung 950 PRO: deutlich mehr Bandbreite und weiter reduzierte Latenzzeiten. Für den reibungslosen Umzug des Betriebssystems, der Programme und Daten liefert Samsung übrigens eine eigene Migrationssoftware mit.

Sind Samsung-SSDs auch für den Einsatz in Macs oder Linux-PCs gedacht. Wie sieht es bei diesen Plattformen mit dem TRIM-Support aus?

SSDs sind für die meisten modernen Betriebssysteme geeignet. Den TRIM-Befehl für die optimale Verwaltung freigegebener Speicherblöcke beherrschen zum Beispiel Mac OS X ab 10.6.8, Linux ab Kernelversion 2.6.33 und Windows ab Version 7.

Was genau versteht man unter Over-Provisioning und warum sollte man sich darüber Gedanken machen?

Darunter versteht man die Tatsache, dass eine SSD mehr Speicherblöcke enthält, als ihre Nettokapazität angibt. Durch dieses Over-Provisioning kann die SSD Speicherzellen automatisch ersetzen, falls sie auszufallen drohen. Die Lebensdauer wird dadurch erheblich erhöht. In der Regel verfügt eine moderne SSD über 5 bis 10 Prozent dieser Speicherzellen, die als Ersatz für gealterten Speicher zur Verfügung stehen. Je größer das Over-Provisioning, desto mehr „Reserve“ hat der Benutzer für gealterte oder defekte Speicherzellen. In Zeiten der Digitalisierung und einem kontinuierlich steigenden Datenaufkommen durchaus mehr als einen Gedanken wert.

Worin liegen die Vorteile der NVMe-Schnittstelle und für wen sind entsprechende Lösungen sinnvoll?

Um ihre Geschwindigkeitsvorteile überhaupt ausspielen zu können, brauchen SSDs auch extrem schnelle Anschlüsse. Die bislang für Flashspeicher eingesetzte SATA-Schnittstelle kann die hohen Datentransfer-Leistungen moderner SSDs nicht mehr ausschöpfen. Denn diese Anschlüsse arbeiten nur einspurig – mit einer „Lane“ – und mit einer Input/Output-Warteschlange von lediglich 32 Befehlen. Damit sind sie limitiert auf Transferraten von maximal 600 Megabyte/s. Der PCIe-3.0-Anschluss kann dies umgehen. Damit sind heute schon Geschwindigkeiten von bis zu 1 Gigabyte/s möglich – und das bei nur einem einzigen Übertragungskanal. Nutzt man zusätzliche Lanes für die parallele Datenübertragung, lässt sich die Geschwindigkeit vervielfachen. Hier kommt NVMe ins Spiel. Die mehrspurige Datenübertragung mit 4 Kanälen bietet so Übertragungsraten von bis zu 4 Gigabyte/s mit jeweils 65.536 Befehlen. Aber auch hier gilt: nur sofern die Technik der SSDs dies auch mitmacht. Genau hierfür gibt es die Samsung 950 PRO. Durch die clevere Kombination der neuen Technologie kann Samsung seinen Kunden das liefern, was sie gerade brauchen: leistungsfähige moderne Speicherlösungen.

Immer häufiger kommen SSDs auch in Servern zum Einsatz. Worin besteht der wesentliche Unterschied zu Modellen, die für Arbeitsplatz-Rechner gedacht sind?

Nun, sie unterscheiden sich in zwei ganz großen Punkten: Erstens ist die Gesamtdatenmenge, die das Laufwerk verträgt, erheblich größer. Der Server kann eine Server-SSD täglich einmal komplett löschen und überschreiben, ohne dass sie kaputt geht. Server-SSDs sind also erheblich haltbarer als herkömmliche Server. Zweitens haben sie aber auch eine höhere Performance, insbesondere, was die Schreibleistung angeht. Die Anzahl der Ein- und Ausgabeoperationen pro Sekunde ist hier deutlich höher, denn im Server wollen in der Regel viele Prozesse ihre Daten gleichzeitig und ohne Gedrängel ablegen.

Wie skalierbar ist die von Samsung verwendete V-NAND-Technik hinsichtlich Leistung, Lebensdauer und Speicherdichte?

Die V-NAND-Speicherzellen sind nicht nur viel robuster als herkömmliche SSDs, sondern auch der Programmiervorgang kann schneller und dabei energiesparender ausgeführt werden, was im Allgemeinen zu einer höheren Geschwindigkeit führt. Hierzu muss man wissen, dass NAND-Flash-Speicher auf komplexen Algorithmen zum Datenschreiben basieren. Diese sollen Dateibeschädigungen durch Interferenzen während des Speichervorgangs vermeiden, fressen aber auch Zeit. Durch die Immunität gegen Interferenzen ist es bei der V-NAND-Technologie möglich, Algorithmen mit deutlich weniger Schritten einzusetzen. Das spart bis zu 50 Prozent Zeit ein und braucht – ganz nebenbei – auch weniger Energie. Man kann also sagen: In allen drei Dimensionen ist die V-NAND-Technologie eine Neuerung.

Wird die V-NAND-Technik auch für mobile Speicherlösungen eingesetzt?

Selbstverständlich. Moderne mobile SSD-Speichergeräte sind eine vielseitige, robuste und verlässliche Alternative zu herkömmlichen Festplatten und Cloud Speicher-Lösungen. Unsere SSDs sind ein gutes Beispiel dafür. Für mobile User, Handys und Tablets haben wir die Portable SSD T3 entwickelt – natürlich auf V-NAND-Basis. Die Portable SSD T3 ist handlich, extrem leicht und widerstandsfähig. Da der Speicher in etwa die Größe einer Visitenkarte aufweist und gerade mal 51 Gramm wiegt, passt er bequem in jede Hosentasche. Das kleine Ding ist außerdem mit einem USB Typ C-Schnittstelle ausgestattet und somit mit vielen Geräten mit USB-Anschluss, zum Beispiel den neuesten Android Smartphones und Tablets, Smart-TVs, Windows-PCs und Mac OS Computern kompatibel. Easy also für Anwender, die High-Speed Daten von der Portable SSD T3 auf den PC übertragen und umgekehrt über mobile Geräte auf Daten des Flashspeichers zugreifen wollen.

Was kommt nach V-NAND, wie sehen die Trends im Flashbereich aus?

Schon heute stehen für Privatanwender Speicherlösungen zur Verfügung, die mit einer Speicherkapazität von bis zu zwei Terabyte eine herausragende Leistung bieten. Das ist aber alles erst der Anfang. Der Speicherbedarf wird weiterhin stark wachsen. Die V-NAND-Technologie kann diesen Bedarf für Privatanwender und Unternehmenskunden bedienen. Grundlage für diese Entwicklung ist die Verdoppelung der Speicherdichte von 128 bit auf 256 Gbit durch die Erhöhung der Layer-Anzahl von 32 auf 48. Durch diese Skalierung sind theoretisch zukünftige Datendichten von bis zu einem Terabit pro Chip mit entsprechend hohen Gesamtkapazitäten denkbar. Von dieser Entwicklung profitieren aber auch Privatanwender mit Bedarf an schnellem Speicher bei gleichzeitig hoher Kapazität. SSDs mit 4 TB Speicherkapazität für Client-Anwendungen liegen in greifbarer Nähe.