SSD: Solid State Disks fordern Festplatten heraus

Die etablierten Festplatten mit rotierenden Magnetscheiben bekommen zunehmend Konkurrenz. Solid State Disks finden sich vermehrt in Notebooks und Servern oder werden zumindest als Option angeboten. Diese SSDs, die gern auch als Flash-Festplatten bezeichnet werden, bieten laut ihren Herstellern natürlich nur Vorteile. Die etablierten Festplattenhersteller halten, wie soll es anders sein, nach wie vor an der herkömmlichen Harddisk fest.

Nicht ohne Grund, wie viele Experten attestieren: Denn die Flash-Technik für Speicher mit hoher Kapazität scheint noch nicht bis ins Detail ausgereift. Vor allem besitzen die auf Magnetscheiben basierenden Laufwerke noch immer einen immensen Vorteil – die Kosten. Vergleicht man den Preis pro Gigabyte, so haben die Festplatten gegenüber den Flash-Speichern deutlich die Nase vorn.

Bevor Sie sich für ein SSD-Gerät entscheiden, sollten Sie die im folgenden Artikel aufgeführten Punkte beachten.

Funktion von SSDs

SSD steht für Solid State Drive beziehungsweise Solide State Disk, wobei Letzteres irreführend ist, da in SSD-Speichern keine Speicherscheiben wie in herkömmlichen Festplatten zum Einsatz kommen. Die gängigen SSD-Produkte basieren auf Flash-Speicherchips. Dabei wird die Information in Form von elektrischen Ladungszuständen der einzelnen Flash-Speicherzellen gespeichert. Das Speichern der Daten erfolgt nicht flüchtig, das heißt die Ladungen bleiben erhalten – unabhängig davon, ob das Medium an die Stromzufuhr angeschlossen ist oder nicht. Das bedeutet, dass sich SSD-Speicher in der gleichen Art und Weise nutzen lassen wie Festplatten.

In SSD-Laufwerken werden in aller Regel Flash-Speicher vom Typ NAND eingesetzt. Dabei sind die Speicherzellen in größeren Gruppen hintereinander geschaltet. Da sich jede Gruppe eine Datenleitung teilt, können Daten nur blockweise gelesen beziehungsweise geschrieben werden. Flash-Speicherzellen vom Typ NOR sind über mehrere Datenleitungen parallel geschaltet. Die Zugriffszeiten sind damit deutlich kürzer. Allerdings benötigt dieser Speichertyp mehr Platz und lässt rund zehn Mal weniger Lösch-Schreib-Zyklen zu wie NAND-Speicher. Aus diesem Grund verwenden die SSD-Hersteller vorwiegend NAND-Flash für ihre Speicherprodukte.

NAND-Speichertypen unterscheiden sich zusätzlich durch die SLC- oder MLC-Technologie. SLC steht für Single Level Cell und bedeutet, dass eine Flash-Zelle auch nur ein Bit speichert. Dieses definiert sich durch einen festgelegten Spannungslevel. Beim Flash-Typ MLC „Multi Level Cell“ lassen sich in einer Zelle aktuell zwei oder vier Bitzustände speichern. Zum Auslesen müssen aber verschiedene Vergleichsspannungen angelegt werden, die Performance sinkt. Allerdings erlauben MLC-Flash-Speicher höhere Kapazitäten. MLCs finden derzeit vor allem in Speicherkarten für Digitalkameras Einsatz.

Aktuelles Angebot von SSD-Produkten

SSD-Laufwerke werden in den Formfaktoren 1,8-, 2,5- und 3,5-Zoll angeboten. Die derzeit gängigen Kapazitäten liegen bei 8, 16, 32, 64 und 128 GByte. Die Hersteller arbeiten allerdings mit Hochdruck an neuen Produkten. Demnach sollen bereits 2009 SSD-Speicher mit 256 GB auf den Markt kommen.

In Sachen Formfaktor planen die Anbieter eine weitergehende Miniaturisierung der Medien. Beispielsweise bietet der US-amerikanische Speicherspezialist Stec Inc. SSDs im 1,0-Zoll-Format an. Deren Kapazität liegt derzeit bei 32 GByte, soll aber Anfang 2009 auf 64 GByte verdoppelt werden. Mit den kleinformatigen Laufwerken adressieren die SSD-Anbieter den Markt für Kompakt-Notebooks beziehungsweise mobile Internet-Devices (MIDs), Handhelds und Smartphones. Hier stoßen die Hersteller von herkömmlichen Festplatten an physikalische Grenzen, da sich die Mechanik in den Laufwerken rund um Speicherscheiben sowie Schreib- und Leseköpfen nicht beliebig verkleinern lässt.

Vorteile von SSDs

SSD-Medien bieten gegenüber herkömmlichen Festplatten eine Reihe von Vorteilen. Beispielsweise funktioniert der Zugriff auf die Daten wesentlich schneller. Benötigt die Mechanik von Schreib- und Leseköpfen etwa fünf bis zehn Millisekunden, um den Ablageort auf der Speicherscheibe anzusteuern, findet ein Flash-Speicher die benötigte Information bereits nach etwa 0,1 bis 0,2 Millisekunden. Da SSDs zudem ohne mechanische Bauteile auskommen, sind sie wesentlich robuster gegen Erschütterungen und Stöße als Festplatten, deren Speicherscheiben mit mehreren tausend Umdrehungen pro Minute rotieren und mit beweglichen Schreib- und Leseköpfen operieren.

Eigenschaften von Solid State Drives

Vorteile	Nachteile
Schnelle Zugriffszeiten	Noch geringe Kapazität
Robust gegen Erschütterungen	Beschränkte Zahl an Schreibzugriffen
Kompakte Größe	Teilweise große Qualitätsunterschiede
Lautloser Betrieb	Hohe Preise
Geringer Stromverbrauch

Auch in Sachen Betriebstemperatur sind SSDs genügsamer als Festplatten. Während Harddisks bei Temperaturen über 60 und unter 5 Grad Probleme bekommen können, liegt der Toleranzbereich von Flash-Speichern etwa zwischen 0 und 70 Grad. Weitere Vorteile der SSDs gegenüber der Festplattentechnik sind der geräuschlose Betrieb von Flash-Speichern, das leichtere Gewicht sowie der oft geringere Stromverbrauch. Bringt eine 2,5-Zoll-Harddisk circa 110 Gramm auf die Waage, kommen SSDs im gleichen Format auf gerade 50 bis 70 Gramm. Allerdings gibt es SSD-Modelle, die ebenfalls 110 Gramm wiegen, wie die MemoRight GT Series.

Der Stromverbrauch der Flash-Speicher beträgt etwa 1 bis 2 Watt bei Zugriffen. Festplatten im 2,5-Zoll-Format genehmigen sich circa 2,0 bis 2,5 Watt. Die größeren 3,5-Zoll-Modelle schlucken dagegen auch mal mehr als 10 Watt.

Nachteile der SSD-Technik

Gegenüber herkömmlichen Festplatten hinken SSDs vor allem in Sachen Kapazität noch hinterher. Während manche Hersteller bereits Harddisks mit einer Kapazität von 1 Terabyte anbieten, kommen die aktuell erhältlichen SSD-Medien auf maximal 128 GByte. Speicher mit 256 GByte sind laut den Fahrplänen der Hersteller frühestens 2009 zu erwarten.

Ein weiteres Manko ist die begrenzte Zahl von möglichen Schreibzugriffen auf Flash-Speicher. Während die einzelnen Speicherpunkte auf den Scheiben in Festplatten beliebig oft gelöscht und wieder beschrieben werden können, ist die Zahl dieser Zyklen in den Speicherchips begrenzt und unterliegt mit einer Varianz von 100.000 bis mehrere Millionen pro Speicherzelle großen Schwankungen.

Damit ist die Lebensdauer aufgrund der limitierten Anzahl von Lösch- und Schreibvorgängen begrenzt. Gerade die weniger qualitätsvollen SSD-Speicher lassen sich Simulationsstudien zufolge bei normaler Nutzung drei bis fünf Jahre verwenden. Entscheidend sind dabei die Qualität des Flash-Speichers und die Arbeit des integrierten Controllers, der die Daten auf die einzelnen Speicherzellen verteilt und auf eine möglichst gleichmäßige Auslastung achten soll. Defekte Zellen werden mithilfe einer Fehlererkennungsroutine identifiziert und aussortiert. Manche Flash-Medien bieten Ersatzzellen, die in diesen Fällen aktiviert werden und die Ausfälle bis zu einem gewissen Grad kompensieren.

Eigenschaften von Festplatten

Vorteile	Nachteile
Große Kapazität	Anfällig gegen mechanische Defekte
Ausgereifte Technik	Langsame Zugriffszeiten
Günstiger Preis	Hoher Stromverbrauch
Hohe Datentransferraten	Vibrationen und Betriebsgeräusche
Zahl der Schreibzugriffe nicht limitiert	Physikalische Grenzen bei Miniaturisierung und Kapazitätssteigerung

Neben dem Controller ist auch die Art der verwendeten Flash-Technik entscheidend für die Haltbarkeit des entsprechenden Speichermediums. Single-Level-Cell-Speicherzellen (SLC) speichern 1 Bit pro Transistor und sind damit haltbarer, aber auch teurer als Multi-Level-Cell-Speicher (MLC), die mehrere Bits pro Transistor aufnehmen können, aber damit auch nicht so haltbar sind wie SLC-Produkte.

Geeignete Einsatzgebiete für SSDs

Aufgrund des kompakten Formats und des geringen Stromverbrauchs eignen sich SSDs vor allem für den Einsatz in mobilen Rechnern. Wer jedoch seine Musik- und Filmesammlung immer dabei haben möchte, sollte angesichts der begrenzten Speicherkapazität von SSD vorerst weiter auf herkömmliche Festplattentechnik setzen. Der geräuschlose Betrieb der Flash-Speicher empfiehlt SSD-Produkte für den Einsatz in Wohnzimmerrechnern. Da es dabei jedoch vor allem darum geht, mit großvolumigen Multimediadaten zu hantieren, werden die Rechnerhersteller auf die bereits angekündigten großvolumigen SSDs warten müssen.

Im Umgang mit großen Datenmengen haben die klassischen Harddisks durch Kapazitäten bis 500 GByte im 2,5-Zoll-Format und 1 TByte als 3,5-Zoll-Laufwerk Vorteile gegenüber der SSD-Technik. Differenziert sieht es bei den Datentransferraten aus. Mobile Festplatten im 2,5-Zoll-Format erreichen derzeit maximal circa 70 MByte/s, 3,5-Zoll-Modelle etwa 120 MByte/s. Allerdings werden diese sequenziellen Transferraten nur in den schnellen Außenzonen der Magnetscheiben erreicht. Je voller die Platte wird, desto langsamer die Transferrate: Zum Innenbereich der Magnetscheiben hin brechen die sequenziellen Transferraten auf bis zu 50 Prozent des Maximums ein. Anders bei SSD: Die sequenziellen Transferraten sind über die komplette Kapazität nahezu identisch. Schnelle SSDs erreichen sowohl beim Lesen als auch beim Schreiben Transferraten von über 120 MByte/s. Allerdings gibt es große Performance-Unterschiede bei SSDs verschiedener Hersteller. Je nach verwendeten NANDs ist die Schreibgeschwindigkeit oft deutlich geringer, auch die Lesegeschwindigkeit liegt nur bei 50 MByte/s.

Festplatten besitzen noch den Nachteil der langsameren Zugriffszeiten durch die mechanische Positionierung der Magnetköpfe sowie durch die Latenzzeit – hier verstreichen schon mal 10 ms. So werden die Durchsatzraten auf Festplatten zudem schwächer, wenn die Speicherplatten stark fragmentiert sind, wenn also Daten gestückelt an verschiedenen Stellen abgelegt werden und die Mechanik mehr Zeit braucht, diese Stellen anzusteuern.

Flash-Speicher können den Vorteil der deutlich besseren Zugriffszeiten (0,1 bis 0,2 Millisekunden) dann ausspielen, wenn es darum geht, mit vielen kleinen Datenpaketen zu hantieren.

So viel kosten SSD-Laufwerke

Der Trumpf, mit dem die Anbieter von Festplatten nach wie vor jede Karte der SSD-Hersteller stechen können, ist der Preis. Unter Kostengesichtspunkten hat die herkömmliche Festplatte die Nase vorn. Die Preise pro Gigabyte bewegen sich bei SSDs meist zwischen 10 und 20 Euro. Damit kosten Laufwerke mit 64 GByte gut und gern zwischen 800 und 1000 Euro, 32-GByte-Drives zwischen 400 und 600 Euro und SSDs mit 16 GByte rund 200 bis 300 Euro.

Vereinzelt werden deutlich günstigere Geräte angeboten, beispielsweise tauchen in Internetshops auch 64-GByte-SSDs für etwas mehr als 200 Euro auf. Allerdings wird man bei diesen Geräten Abstriche bei der Qualität von Flash-Chips und Controller machen müssen. Extreme sind so immer zu finden. Die von TecChannel bereits getestete MemoRight GT Series mit 128 GByte Kapazität kostet circa 2500 Euro. OCZ will jetzt ein 128-GByte-Modell für gerade mal 500 US-Dollar anbieten.

Bei herkömmlichen Festplatten kommt das GByte je nach Gesamtkapazität im Durchschnitt auf 10 bis 25 Cent. Eine 160-GByte-Platte im 3,5-Zoll-Format ist ab 35 Euro zu haben, und für eine Terabyte-Festplatte mit dem gleichen Formfaktor werden teilweise nur etwas mehr als 120 Euro fällig. Allerdings steigen die Preise, je kleiner die Festplatten ausfallen. Für Harddisks im 2,5-Zoll-Format müssen Anwender etwa zwischen 25 und 60 Cent je Gigabyte investieren. 1,8-Zoll-Platten kosten einen Euro und mehr pro GByte.

Die Preisschere dürfte sich in den kommenden Jahren allerdings zunehmend schließen. Der Preisverfall für Flash-Speicher schreitet mit 50 bis 70 Prozent pro Jahr deutlich schneller voran als für herkömmliche Festplattenspeicher, die im Durchschnitt jährlich etwa 30 bis 40 Prozent günstiger werden. Krishna Chandler, Senior Analyst von iSupply, geht davon aus, dass es noch drei bis vier Jahre dauern wird, bis sich die Preise für beide Speichertypen einander angeglichen haben.

Treibende Kräfte für SSDs

Vor allem die großen Hersteller von Flash-Speichern setzen große Hoffnungen in das SSD-Geschäft. Beispielsweise rechnet Shozo Saito, Präsident von Toshiba Semiconductor, damit, dass bereits in drei Jahren jedes vierte weltweit verkaufte Notebook mit einem SSD-Laufwerk arbeitet. Der Markt für NAND-Flash-Speicher werde bis 2010 jährlich um 133 Prozent zulegen. Saito geht davon aus, dass sich der Preisunterschied zwischen SSDs und althergebrachter Festplattentechnik weiter verkleinern wird.

Die Hersteller von Flash-Speichern haben bereits angekündigt, ihre Produktion auszubauen. Demnach will Toshiba gemeinsam mit Partner SanDisk mehrere Milliarden Dollar in den Bau von Fabrikationsanlagen stecken, und auch Samsung und Hynix wollen die Kapazitäten erhöhen. Die drei Anbieter teilen den Großteil des NAND-Flash-Markts unter sich auf: Samsung kommt auf einen Marktanteil von 42 Prozent, gefolgt von Toshiba (28 Prozent) und Hynix (17 Prozent). IM Flash, das Joint Venture von Intel und Micron, liegt mit 9 Prozent auf Rang vier.

Doch es gibt auch eine ganze Reihe kleinerer Hersteller, die von dem Flash-Boom profitieren und das Feld nicht kampflos den Großen überlassen wollen. Firmen wie Stec Inc. und Super Talent konzentrieren sich ganz auf die Flash-Technik und treiben die Entwicklung eigener SSD-Produkte mit Hochdruck voran. Dagegen müssen Anbieter wie Samsung und Toshiba, die parallel klassische Festplattentechnik vermarkten, auf mögliche Kannibalisierungseffekte achten.

Pläne der PC- und Notebook-Hersteller mit SSDs

Trotz der relativ hohen Kosten setzt bereits eine ganze Reihe von Herstellern die neuen Speichermedien ein. Vor allem in Mobilrechnern kommen SSDs zum Einsatz. Beispielsweise bietet Apple sein Anfang 2008 vorgestelltes MacBook Air auch mit SSD-Speicher an. Doch dafür müssen die Kunden tief in die Tasche greifen. Für die Standardvariante mit 80-GByte-Festplatte verlangt der Hersteller 1699 Euro. Wer die gleiche Konfiguration mit einem 64-GByte-SSD wählt, muss 2598 Euro auf den Tisch legen.

Auch Lenovo bietet sein Thinkpad X300 mit SSD-Speicher an. Für die Sub-Notebooks mit 64 GByte Flash-Speicher müssen die Kunden allerdings auch kräftig zahlen: Je nach Ausstattung kosten die Mobilrechner zwischen 2500 und 2750 Euro. Dell bietet Notebooks aus den Reihen „Latitude“, „Precision“ und „XPS“ ebenfalls als SSD-Varianten an. Die Kapazitäten liegen derzeit bei 32 beziehungsweise 64 GByte. Je nach Ausführung, was Formfaktor und Performance der Flash-Speicher betrifft, bewegen sich die Aufpreise zwischen rund 200 und 750 Euro.

Neben den Highend-Modellen, deren Preise in aller Regel bei etwa 2000 Euro beginnen, kommen Flash-basierende Festspeicher vor allem in der neuen Notebook-Kompaktklasse zum Einsatz. Beispielsweise stattet Asus seinen „Eee PC“, der im vergangenen Jahr den Boom rund um die Bonsai-Rechner ausgelöst hatte, mit SSDs aus. Hersteller wie Acer, Dell und Hewlett-Packard, die bereits konkrete Pläne verfolgen, vergleichbare Geräte herauszubringen, haben ebenfalls Flash-basierende Varianten dieser Rechner in Aussicht gestellt.

Auch im PC-Bereich tauchen mittlerweile vereinzelt Rechner mit SSDs auf. Hewlett-Packard hat zu Jahresbeginn mit einer Variante aus der „dc7800“-Familie einen kleinformatigen Slim-line Energiespar-PC mit Flash-Technik angekündigt. Vorerst gibt es den Rechner allerdings nur in den USA, wo er ab etwa 1250 Dollar zu haben ist. Ob und wann das SSD-basierende System auch hierzulande lieferbar ist, steht noch nicht fest.

Darüber hinaus haben in den zurückliegenden Wochen und Monaten Hersteller wie beispielsweise Asus kompakte Wohnzimmer-PCs angekündigt, die gerade einmal Buchgröße einnehmen und in erster Linie als Multimediazentrale für Video- und Musikdaten gedacht sind. Da es beim Betrieb dieser Systeme vor allem darauf ankommt, wegen der Enge im Gehäuse wenig Wärme zu produzieren sowie möglichst leise zu arbeiten, werden auch für diese Geräteklasse die Flash-Speicher zunehmend interessanter.

SSDs halten in Servern und Speichersystemen Einzug

Auch für die Server- und Storage-Anbieter werden Flash-Speicher zunehmend interessanter. Bis Mitte des kommenden Jahres werde der neue Speichertyp seinen Platz in fast allen Server-Systemen von Sun Microsystems gefunden haben, kündigte John Fowler, President der Systems Group von Sun Microsystems, an. Der Server-Spezialist will seinen Kunden die SSD-Option ab der zweiten Jahreshälfte 2008 anbieten. Außerdem sollen Kunden die Geräte vor dem endgültigen Kauf 60 Tage ausprobieren dürfen.

Der Server-Spezialist experimentiert dabei mit unterschiedlichen Speicherkombinationen, auch um seine Kunden nicht durch höhere Preise zu verprellen. Beispielsweise sollen teure Hochleistungsfestplatten durch Flash-Speicher und Lowend-Platten ersetzt werden. Damit seien ein deutlich schnelleres Lesen und Schreiben von Daten sowie ein geringerer Stromverbrauch gewährleistet, berichtet der Sun-Manager.

Wenn die Preise für SSDs sinken, wird sich auch die Verbreitung des neuen Speichertyps erhöhen, prognostiziert Fowler. Dabei habe Flash-Storage derzeit die besseren Karten. Während sich beispielsweise Fibre-Channel-Festplatten pro Jahr um etwa 40 Prozent verbilligten, rutschten die Preise für SSDs im gleichen Zeitraum um 50 bis 70 Prozent ab.

Auch andere große Hersteller experimentieren mit Flash-Speichern. Beispielsweise bietet IBM für seine Blade-Server die Option an, SSDs einzusetzen. EMC hatte Anfang des Jahres angekündigt, seine Storage-Arrays aus der Symmetrix-Reihe auch mit Flash-basierenden Speichern zu bestücken. Dabei sollen Speicher mit 73 und 146 GByte zum Einsatz kommen. Die Geräte sollen sich nach Angaben eines EMC-Managers um weniger als zehn Prozent verteuern, sollten Kunden statt der herkömmlichen vier 146-GB-Festplatten die gleiche Anzahl 73-GB-SSDs ordern.

Künftige Kapazitäten und Transferraten bei SSDs

Für die Anbieter von SSD-Laufwerken wird es in der nächsten Zukunft vor allem darum gehen, die Speicherkapazität zu erhöhen, die Technik zu verbessern und die Preise zu drücken, um für mehr Akzeptanz zu sorgen. Bislang glänzen Flash-Spezialisten wie Intel, Samsung und Toshiba allerdings nur durch ihre Ankündigungen. Beispielsweise will Samsung Ende 2008 SSDs mit 128 GByte und im kommenden Jahr Versionen mit 256 GByte auf den Markt bringen. Beide Varianten sollen in den Formaten 1,8 und 2,5 Zoll gebaut werden. Die Südkoreaner stellen über ein SATA-II-Interface Datentransferraten von 200 MB/s beim Lesen und 160 MB/s beim Schreiben in Aussicht.

Toshiba arbeitet an einer 128 GByte fassenden SSD. Ursprünglich sollte der Speicher bereits im Mai herauskommen, mittlerweile sprechen Experten vorsichtig von „im Laufe des Sommers“. Intel hatte im Frühjahr dieses Jahres SSDs mit 80 und 160 GB für das zweite Quartal 2008 angekündigt. Über Preise und Vertriebswege für die 1,8 und 2,5 Zoll großen Laufwerke wollte der Chiphersteller bislang nichts verraten.

Neben den großen Halbleiterherstellern versuchen auch zahlreiche kleinere Anbieter, sich einen Platz im zukünftigen SSD-Geschäft zu sichern. Massenmarkttauglich sind deren Produkte allerdings auch noch nicht. Zum Beispiel hat Super Talent bereits eine SSD mit 256 GByte im Programm. Das Laufwerk bietet über eine SATA-I-Schnittstelle eine Lese- und Schreibgeschwindigkeit von 56 und 50 MByte/s und bewegt sich damit auf dem Niveau aktueller Notebook-Festplatten. Einen Preis für den SSD-Speicher wollte die US-Firma bis dato nicht verraten. Experten taxieren die Kosten aber auf etwa 2000 Dollar.

BitMicro hat für das dritte Quartal 2008 eine SSD mit 1,6 TByte im 3,5-Zoll-Format angekündigt, das sich über eine SCSI-Schnittstelle mit dem Rechner koppeln lassen soll. Den Preis für den SLC-basierenden Speicher, der Datentransferraten von über 200 MByte/s bieten soll, will der Hersteller nicht verraten. Eine Sprecherin ließ jedoch durchblicken, dass die großvolumigen Flash-Speicher in erster Linie für industrielle oder militärische Anwendungsbereiche gedacht seien, wo es auf robuste Kapazität und hohe Leistung ankomme.

Imation hat mit den Linien Mobi 3000 und Pro 7000 zwei SSD-Serien vorgestellt, die aktuell Speicherkapazitäten von 16, 32 und 64 GByte bieten. Varianten mit 128 GByte sollen in Kürze folgen. Der Datendurchsatz soll beim Schreiben 80 beziehungsweise 90 MByte/s, beim Lesen 100 beziehungsweise 120 MByte/s betragen.

Fortschritte in der SSD-Technik

Die Chiphersteller arbeiten mit Hochdruck daran, die Flash-Technik weiter aufzubohren. Beispielsweise hat IM Flash, das Joint Venture von Intel und Micron, kürzlich einen 32-Gigabit-Chip gezeigt, der in 34-Nanometer-Technik gefertigt wurde. Wie bei der Prozessorherstellung geht es darum, die Strukturbreiten zwischen den einzelnen Leiterbahnen weiter zu verringern, um so die Transistoren dichter packen zu können. Für Prozessoren bedeutet das eine höhere Rechenleistung, für Flash-Chips eine größere Speicherkapazität. Aktuelle Fertigungsverfahren erlauben Strukturbreiten von 65 beziehungsweise 45 nm. Der 34-nm-Baustein werde das Speichervolumen von SSDs verdoppeln, verspricht Brian Shirley, Vice President von Micron. Der 32-Gbit-Chip weise die derzeit höchste Speicherdichte auf. Auf einer Fläche von 172 Quadratmillimetern biete der 32-Gigabit-Chip 4 GByte Daten Platz. Mit den neuen Flash-Bausteinen könnten schon bald 1,8-Zoll-SSDs mit einem Speichervolumen jenseits der 256 GByte möglich sein, hieß es.

Da die Entwicklung immer dünnerer Strukturbreiten aufgrund von Materialproblemen und Leckströmen allmählich an physikalische Grenzen stößt und zudem aufwendige Fertigungsverfahren erfordert, wird auch nach anderen Wegen gesucht, die Flash-Leistung zu verbessern. Die Entwickler von Nanotech arbeiten beispielsweise an nanomechnischen Datenträgern. Ein „Micro-electro mechanical system“ (Mems) basiert auf Tausenden winzigen Spitzen, die an Silizium-Federzangen sitzen und mithilfe von Hitze Vertiefungen in einen Polymerfilm einbringen. Durch die unterschiedlichen Zustände werden einzelne Bits codiert. Da der Vorgang reversibel ist, lassen sich die Informationen wieder löschen und überschreiben. Eine ähnliche Technik hatte in den vergangenen Jahren bereits IBM unter dem Codenamen „Millipede“ entwickelt, aber bis dato nicht zum Abschluss gebracht.

Nanotech zufolge erlaubt die Technik eine drastische Steigerung der Speicherkapazität. Die Verantwortlichen sprechen bereits von Flash-Speichern im Terabyte-Bereich. Neben den höheren Kapazitäten ermöglichen die Speicherchips durch die große Anzahl von Lese- und Schreibköpfen eine hohe Bandbreite beim Speichern beziehungsweise Auslesen der Daten. Für die neue Technik müssten Nanotech zufolge keine neuen Fertigungsanlagen gebaut werden. Die Nutzung bereits bestehender Produktionsstätten würde sich zudem positiv auf die Kosten auswirken und damit günstige Preise für die Chips erlauben.

Reaktionen klassischer Festplattenhersteller auf SSD

Die etablierten Festplattenanbieter stecken in einer Zwickmühle. Einerseits müssen sie aufpassen, in Sachen SSD nicht den technischen Anschluss zu verpassen. Andererseits sind Firmen wie Seagate und Western Digital gezwungen, ihr angestammtes Geschäftsfeld zu stützen, das nach wie vor für Milliardenumsätze steht. Die Hersteller spielen daher auf Zeit, um für einen möglichst reibungslosen Übergang zu sorgen und damit ihr Revier im weltweiten Speichergeschäft zu verteidigen.

Flash-basierende Festplatten könnten nicht im Preiswettbewerb mithalten und eigneten sich nicht für den Consumer-Markt, behauptet derzeit Bill Watkins, CEO von Seagate Technology. Der maßgebliche Faktor im Storage-Markt sei der Preis pro GByte. Erst wenn die SSD-Kosten in den Bereich von etwa zehn Cent pro GByte kommen, werde das Geschäft auch für den Massenmarkt interessant. Außerdem suchten die Endanwender angesichts wachsender Video- und Fotodaten nach großvolumigen Speichern im TByte-Bereich. Diese Kapazitäten könnten SSDs derzeit nur zu extrem hohen Kosten bieten. Die Seagate-Verantwortlichen haben bereits Festplatten mit einer Kapazität von 2 TByte angekündigt, um die steigende Speichernachfrage zu bedienen. Zu Verfügbarkeit und Preisen liegen noch keine Informationen vor.

Trotz aller Vorbehalte will Seagate in Sachen SSD-Technik nicht im Abseits stehen. Ab 2009 will der Speicherspezialist auch SSD-Produkte anbieten. „Wir sehen langfristig durchaus einen Verdrängungswettbewerb der herkömmlichen Massenspeicher durch SSDs“, sagt Bernd Breinbauer, Regional Sales Manager für Zentraleuropa bei Seagate. „Im Moment ist Flash-Speicher jedoch nur eine Ergänzung.“ Wenn es darum gehe, große Datenmengen zu einem wirtschaftlich vernünftigen Preis zu speichern, seien Festplatten unersetzlich.

Die Verantwortlichen von Western Digital heben indes vor allem die technischen Limitierungen von SSDs hervor. Nach wie vor würden herkömmliche Festplatten die neue Technik in Sachen Speichereffizienz im Verhältnis zu den Kosten deutlich hinter sich lassen. Darüber hinaus seien die Vorteile von SSD-Produkten längst nicht so gravierend, wie es deren Anbieter oft darstellten. Beispielsweise seien die altbewährten Harddisks in mobilen Rechnern nur für einen kleinen Teil des gesamten Stromverbrauchs verantwortlich. Der Einsatz von SSDs bedeute daher nur eine Verlängerung der Betriebsdauer von wenigen Minuten. Auch die Vorteile in puncto Gewicht und Geräuschentwicklung seien minimal.

Western Digital gehe nicht davon aus, dass sich die Kosten-Nutzen-Relation, die derzeit für die herkömmliche Festplattentechnik spreche, in den kommenden Jahren drastisch ändern werde, sagte Unternehmenssprecher Steve Shattuck. Der Hersteller arbeite weiter daran, die Kapazität seiner Produkte zu erhöhen. Außerdem sei momentan der Storage-Bedarf gerade angesichts der wachsenden Menge an Multimediadaten so hoch wie nie zuvor. Auch das spreche für die bewährte Harddisk.

Die Verantwortlichen von Western Digital wollen sich offenbar noch lange nicht von der Festplattentechnik verabschieden und kontern den SSD-Vorstoß. Bislang unbestätigten Berichten zufolge plant der Hersteller Harddisks, die mit einer Drehzahl von 20.000 U/min arbeiten sollen. Bislang kommen Hochleistungsplatten auf 15.000 U/min. Damit sollen die Festplatten in Sachen Zugriffszeiten und Input-Output-Operationen gegenüber den SSDs aufholen. Experten warnen jedoch vor den mit einer höheren Drehzahl verbundenen Nachteilen. Die höhere Hitzeentwicklung sowie die Vibrationen erhöhten die Gefahr mechanischer Defekte. Es sei daher fraglich, ob Western Digital wirklich derart hochdrehende Platten plane, zweifelt Claus Egge, Program Director für den Bereich European Storage Systems Research von IDC.

Probleme mit SSDs in Notebooks

Im Frühjahr dieses Jahres sorgte eine Studie von Avian Securities für Aufsehen. Viele Kunden eines großen Herstellers seien mit den SSD-Speichern in ihren Notebooks nicht zufrieden, hieß es. Aufgrund von Fehlern, Ausfällen und Leistungsproblemen würden zwischen 20 und 30 Prozent dieser Rechner zurückgegeben.

Dell als einer der infrage kommenden Anbieter, die SSD-basierende Notebooks im Programm haben, wollte zwar die Rückgabequote nicht kommentieren, räumte aber ein, dass die neue Technik durchaus Schwierigkeiten bereite. Dies betreffe aber im Grunde jede neue Technik.

Allerdings gehe man davon aus, dass diese Probleme im Laufe der Zeit gelöst würden und sich außerdem die Leistung der SSD-Produkte laufend verbessern werde. Daher halte der Notebook-Fabrikant an den Flash-Speichern fest, verlautete vonseiten des texanischen Direktanbieters.

Marktaussichten: unbeständig bis sonnig

Die Festplattenhersteller haben IDC zufolge im vergangenen Jahr weltweit erstmals mehr als 500 Millionen Geräte verkauft. Das bedeutet eine Steigerung von 15,3 Prozent gegenüber dem Vorjahr. Im laufenden Jahr rechnen die Marktbeobachter mit einem Plus in Höhe von rund 8 Prozent. Insgesamt soll sich die Wachstumskurve in Zukunft etwas abflachen. Für die Jahre 2007 bis 2012 erwarten die Analysten ein Durchschnittsplus von 9,2 Prozent pro Jahr. In den fünf Jahren zuvor hatte das Wachstum im Mittel noch bei 14,3 Prozent gelegen.

Aufgrund sinkender Preise und verbesserter Technik wird der Anteil von SSD-Laufwerken in einzelnen Märkten steigen, die bis dato von herkömmlichen Festplatten bestimmt waren, glaubt John Rydning, Research Director von IDC. Beispielsweise könnten Anwendungen, bei denen es auf schnelle Input-Output-Operationen ankommt, besser mit SSDs betrieben werden. Der Anteil der Flash-Technik bleibe vorerst überschaubar. Auch die klassischen Festplattenhersteller würden zunächst weiter auf die herkömmliche Harddisk-Technik setzen und sich nicht durch die neu aufkommenden Techniken beunruhigen lassen.

Auch wenn die Zukunft vielleicht der SSD gehört, besteht für die Flash-Protagonisten auf kurze Sicht noch kein Anlass zum Jubeln. Gerade der anhaltende Preisverfall macht der Branche zu schaffen. Nach Einschätzung der Marktforscher von iSuppli soll das weltweite Geschäft mit NAND-Flash-Speichern im laufenden Jahr gegenüber 2007 um etwa neun Prozent auf 15,2 Milliarden Dollar anwachsen. Ursprünglich hatten sie ein Plus von 27 prognostiziert. In den kommenden Jahren erwartet die Hersteller iSuppli zufolge eine Achterbahnfahrt. Nach einem Zuwachs von über 30 Prozent im nächsten Jahr, sollen die Geschäfte 2010 um vier Prozent schrumpfen.

Klagen und Säbelrasseln

Der weltgrößte Festplattenhersteller Seagate Technology sieht durch SSD- und andere Flash-Produkte des Herstellers Stec Inc. vier eigene Patente verletzt und hat deshalb bei einem kalifornischen Bezirksgericht Klage eingereicht. Die angeblichen Rechte basieren aus Entwicklungen der 80er-Jahre. Damals hatte Seagate gemeinsam mit Western Digital und SanDisk an Flash-Speichern gearbeitet. Sollte Seagate in dem Streit die Oberhand behalten, könnte sich dies auf die gesamte Branche auswirken, mutmaßt Jim Handy, Analyst vom Marktforschungsunternehmen Objective Analysis. Lizenzgebühren, die auch andere SSD-Hersteller wie beispielsweise Intel oder Samsung zahlen müssten, könnten die Preise für die noch junge Technik in die Höhe treiben.

Zum Abstecken der Claims im zukünftigen Speichermarkt gehört offenbar auch, kräftig mit dem Säbel zu rasseln, meint Handy. In dem Verfahren gegen Stec gehe es für Seagate offenbar auch darum abzuklopfen, inwieweit die eigenen Patentrechte durchsetzbar sind. Dazu hat sich der Festplattenriese zunächst einen kleineren Anbieter ausgesucht. Einen Titanenkampf gegen Intel oder Samsung wollten die Seagate-Verantwortlichen erst einmal nicht anzetteln.

Handy rechnet allerdings nicht damit, dass die Klage wirklich vor den Gerichtsschranken endet. Der Analyst geht davon aus, dass sich die Streithähne außergerichtlich einigen werden. Angeblich finden bereits auch Gespräche mit anderen großen SSD-Herstellern statt. Allerdings wollten sich Intel und Samsung bislang nicht zu dem Verfahren äußern.

Auch vonseiten Seagates gibt es bislang keine unmittelbaren Äußerungen zur Klage. In einem offenen Brief rechtfertigte allerdings CEO Bill Watkins das Vorgehen des Festplattenherstellers. Seagate habe nicht die Absicht, eine neue Technik zu torpedieren und sehe sich auch nicht zu Verteidigungsmaßnahmen gegen die neue Technik gezwungen. Der Hersteller entwickle selbst neue Techniken rund um Flash-Speicher. Allerdings sei Seagate seinen Aktionären gegenüber verpflichtet, die Firmenwerte, die unter anderem auf den Patenten des Unternehmens beruhten, zu verteidigen.

Fazit

Der Trend hin zu Flash-Speichern dürfte kaum aufzuhalten sein. Ob SSDs allerdings in den kommenden Jahren die bewährte Festplattentechnik komplett ablösen werden, ist zweifelhaft. In bestimmten Anwendungsbereichen dürfte sich der neue Speichertyp jedoch zügig durchsetzen. Aufgrund der kompakten Bauweise sowie weiterer Vorteile in Sachen Gewicht und Stromverbrauch gilt das beispielsweise für mobile Rechner. Auch im Unternehmensbereich könnten SSDs in einzelnen Anwendungssegmenten Vorteile bieten – beispielsweise, wenn es in Datenbanken um schnelle Zugriffe in hoher Zahl geht.

Da die Entwicklung der Technik noch längst nicht abgeschlossen ist, sollten Anwender bei der Anschaffung von SSD-basierenden Geräten aber auf die Leistung und die Qualität der Flash-Speicher achten. Faktoren wie die Art des verwendeten Flash-Speichers bestimmen maßgeblich Haltbarkeit und Performance der SSD-Laufwerke. Anwender sollten daher Informationen wie Datendurchsatz und Zugriffszeiten abfragen sowie prüfen, ob der Hersteller Zusagen bezüglich der Lebensdauer und der möglichen Lösch- und Schreibzyklen macht.

Für eine breitere Akzeptanz der SSD-Technik müssen allerdings die Preise weiter sinken. Wer aktuell einen PC-Speicher für seine Video- und Fotodaten zu Hause sucht, wird weiter zu einer herkömmlichen Festplatte greifen. Vom Kosten-Nutzen-Verhältnis schlagen Harddisks die Flash-Speicher noch um Längen. (cvi)

Dieser Artikel basiert auf einem Beitrag unserer Schwesterpublikation Computerwoche.