Basics Reviews SSD & HDD Storage Storage drives

How it is finally possible to manufacture PCIe 4.0 NVMe SSDs cheaper without DRAM, with simpler Phison controllers and Micron 3D NAND TLC | Basics

Disclaimer: The following article is machine translated from the original German, and has not been edited or checked for errors. Thank you for understanding!

The Phison PS5019-E19T just described is compatible with a wide range of flash memory variants and supports modern NAND chips with 1200 MHz interface. And because it’s so nicely compatible, if you’re a low-cost NVMe SSD vendor, you can also use Micron’s latest 176-layer TLC 3D NAND (codenamed B47R) with it. For example, the MSI Spatium M450 I tested contains two IABHG94AYA chips, each with eight 512-gigabit TLC 3D NAND blocks inside.

By the way, Micron’s still quite new 176-layer flash is the first real in-house development by Micron after the separation from Intel. This memory is also very different in its internal structure from the products of all other manufacturers. The cell structure of the Micron NAND relies on replacement gate, which ends up being a cross between floating gate and charge trap technologies. Micron replaced the polysilicon in the gate material with metal in this NAND and switched to a different process for etching the vertical cylindrical channel, resulting in an increased diameter.

In addition, a non-conductive layer of silicon nitride has been introduced into the structure of the micron memory, in which data can be stored. This layer also reduces quite effectively the mutual interference of the cells in such a vertical stack. How the stack works is explained in a video from Micron that is so trivial that it is worth watching. Of course, I do not want to withhold this from you:

Of course, we can go into a little more detail. The next figure shows a chip looking at the metal top, a chip looking at the CMOS circuits (CuA) and the markings of the B47R chip. Compared to the older B37R TLC die, the chip size has been reduced by a whopping 25% due to the higher cell density, larger number of 3D NAND cells and effective scaling of the design. The B47R is now Micron’s second generation CTF structure after the B37R.

Source: TechInsights

The height of the NAND cell array (for comparison: the height from the selector on the source side to the BL) is now more than 11 µm. The total number of gates, including selectors (STs) and dummy word lines (DWLs) per vertical NAND strand is 195, or 195T, which is the highest number ever achieved in 3D NAND. They rely on double-stack architecture, the replacement gate process, charger trap nitride (CTN) and CMOS-under-array (CuA) techniques. The bit density reaches 10.273 Gb/mm2 for the 512Gb TLC die.

Thus, in the end, it was possible to achieve a number of positive effects, because it was possible to increase the speed of the programming cells, increase their stability, reduce power consumption and at the same time also improve the reliability of data storage. Ultimately, Micron’s 176-layer TLC-3D NAND thus takes the next step in 3D flash technology in general. And in terms of performance, Micron claims that the new memory has reduced read and write latency by about 35% compared to the previous generation 96-layer memory. Well….

 

Kommentar

Lade neue Kommentare

ApolloX

Urgestein

1,668 Kommentare 933 Likes

Interessant, danke! War da noch auch was bei Samsung 980 (ohne PRO), dass die "da was weggelassen" haben, bzw. eine einfachere Architektur haben? Da erinnere ich mich an irgendwas, was mein technisches Verständnis da aber deutlich überschritten hat.

Aber gut, wenn der Fortschritt auch mal wieder einfachere Aufbauten ermöglicht.

Antwort Gefällt mir

Ghoster52

Urgestein

1,412 Kommentare 1,068 Likes

Wenn der günstigerer Aufbau bzw. Herstellungs-Preis beim Kunden ankommen würde, spräche nichts dagegen.
Oft kauft man leider die Katze im Sack, weil mit technischen Daten zu gern gespart wird...

Beispiel: eine Samsung 970 Evo Plus oder PNY 3030 ist momentan günstiger als manch billige QLC-Vertreter

Antwort Gefällt mir

M
Massaker

Mitglied

85 Kommentare 26 Likes

Ja, DRAM weggelassen, HMB-"Architektur"... War zwar etwas nachteilig, aber weniger dramatisch als vermutet (als noch zu SATA-Zeiten).
Einfacher. Billiger. FAST genauso gut. Hauptsache von dieser Ersparnis kommt auch beim Kunden was an. Die neueste SN770 hat neulich in den Tests ja gezeigt, dass sehr hohe Performance auch so möglich ist. Bei leichter Belastung wurde sogar teilweise das Flaggschiff SN850 geschlagen.

Antwort 1 Like

ipat66

Urgestein

1,359 Kommentare 1,357 Likes

Die Tendenz der fallenden Preise könnte durch dieses Missgeschick gestoppt werden.

https://winfuture.de/news,128012.html

Anscheinend wurden 6,5 Exabyte Speicher in die Tonne geklopft.

Antwort Gefällt mir

Igor Wallossek

1

10,202 Kommentare 18,829 Likes

Naja, erst mal sehen, wie das durchschlägt, ist ja nicht Micron. :D

Antwort Gefällt mir

M
Massaker

Mitglied

85 Kommentare 26 Likes

Das verlangsamt einfach paar Monate lang die allgemeine Tendenz nach unten. Dann werden die SSDs bis Sommer halt 5% teurer statt 5% billiger - Du und ich werden die Auswirkungen wahrscheinlich kaum merken. Da hat der Chia-Schwachsinn vor einem Jahr wahrscheinlich mehr angerichtet.

Antwort Gefällt mir

³N1GM4

Mitglied

81 Kommentare 14 Likes

Finde im ganzen Artikel keine Angabe zur Kostenersparnis?
Was macht das denn bei entspechenden Stückzahlen so aus. 2,50$ oder eher 5$?

Antwort Gefällt mir

Igor Wallossek

1

10,202 Kommentare 18,829 Likes

Das ändert sich täglich mit den Kompomentenpreisen. Beim Controller sind es über 50%, das PCB um die 25% einschließlich der Bestückung ohne Controller. Allerdings sind es Daten, die keinen was angehen.

Antwort Gefällt mir

M
McFly_76

Veteran

396 Kommentare 136 Likes

Hmm, trotz "Kostenersparnis" bezahlt man ~ 44 % mehr Aufpreis pro 1 TB ( M.2 ) beim Kauf einer PCIe 4.0 SSD ( 80 € vs. 115 € ).
Also DRAM-Cache muss schon vorhanden sein egal bei welcher SSD, sonst landet man beim Schreiben auf HDD Niveau ( 80 - 250 MB/s ).

Antwort Gefällt mir

h
hellm

Moderator

619 Kommentare 841 Likes

Ein paar Traces und einen popligen DRAM-Chip weniger? Ernsthaft?

Also ich brauche sicher keine 7GB/s Durchsatz für einen Dateneimer. Das kann auch deutlich weniger sein, solange es noch einen Vorteil gegenüber SATA gibt. Aber den Cache rausnehmen, für ein paar Euro weniger, ich halte das für eine genauso gute Idee wie E-Cores.

Für eine Systemplatte, da gebe ich sowieso gerne noch das Geld für den DRAM Chip aus. Ich weiß aber nicht, wo der Verzicht auf Cache jemals sinnvoll sein könnte. Oder je gewesen ist, außer um Kunden mit extra großen Lettern zu veräppeln. Solche Produkte gabs ja immer schon, funktioniert schon irgendwie, fällt bestenfalls niemandem auf, aber genauer hingesehen offenbart sich dann die ganze Tragödie. Und die hilft einer PCIe4-NVMe dann zu Leistungen auf SATA-Niveau, da hätte man sich den Aufwand auch sparen können.

Antwort 1 Like

p
peru3232

Mitglied

31 Kommentare 7 Likes

mehr wie ein paar Dollar kann das wohl gesammt nicht ausmachen - und die würde ich immer gerne drauflegen wollen für die bestmögliche Ausnutzung der Geschwimdigkeit der vergleichsweise teuren NAND Chips. Für btw. 16GB Flash ok, aber nicht bei vernünftigen Größen...

aber ich kenn das auch von unsren Bereichen, wenn BWLer übernehmen: jeder Cent ist wichtig, ob dann nacher Probleme entstehen, ist irrelevant ß Kostenrechnungstabellen und Balkendiagramme im Powerpoint zählen

Antwort 2 Likes

Igor Wallossek

1

10,202 Kommentare 18,829 Likes

Bei PCIe 4.0 ist HMB mit schnellem Arbeitsspeicher im System kaum langsamer als fest verlöteter DRAM, manchmal sogar noch schneller. Wenn man nicht mehr als 32 GB im Stück lesen muss, ist das fast schon egal. Der DRAM kompensiert eigentlich die ehemals sehr langsame Anbindung. Heutzutage ist der Cache bei Datenraten um die 3000 MB/s auf PCIe 4.0 Systemen fast komplett überbewertet bis überflüssig.

Man muss auch unterscheiden, ob man die extra schnellen Flaggschiffe betrachtet oder den Mainstream samt dessen Aufgaben. Und jetzt kommt der Hammer. Ich habe mittlerweile auch mal Blindtests im eigenen Umfeld gemacht. W11 starten, Cyberpunk laden, zocken, Photoshop und Corel, Bilder browsen... Die Aussagen, was was was sein könnte treffen sich im statistischen Mittel! Versagt hat die SSD allerdings bei Maya 2021, als ich die 48 GB des VRAMs mit einem Videoprojekt füllen wollte. Da ist nach 2/3 die Datenrate weggebrochen. Aber das sind professionelle Anwendungen, kein täglicher Consumer-Brei. Eine ältere PCIe 3.0 Spitzen-SSD mit pSLC ist im Alltag sogar langsamer. Da will ich aber Samsung gar nicht weh tun, das Teil ist halt schon ein ganz klein wenig älter. :D

Antwort 2 Likes

Igor Wallossek

1

10,202 Kommentare 18,829 Likes

Ich schreibe hier einen 64GB Stream mit dem Teil komplett ohne DRAM (dafür mit HMB) mit 3000 MB/s. Und nun?

Antwort Gefällt mir

h
hellm

Moderator

619 Kommentare 841 Likes

OK, das war der SLC-Cache. Irgendwie bin ich auch über die SATA-Schreibleistung gestolpert, die im TLC-Modus erreicht wird.

Also gar nicht so schlecht, trotzdem scheint die Kostenersparnis eher niedrig zu sein. Wegen dem DRAM-Chip ist die 980 ohne Pro jedenfalls keine 50% billiger.

Antwort Gefällt mir

M
McFly_76

Veteran

396 Kommentare 136 Likes

Nun frage ich mich warum die Preise bei den Modellen gleich sind unabhängig davon ob mit oder ohne DRAM-Cache ( Sahnehäubchen ) ;D

Antwort Gefällt mir

Igor Wallossek

1

10,202 Kommentare 18,829 Likes

Frag den Handel, der macht die Preise. Die Masse wird es nicht hinterfragen und einfordern :(

Man muss es aber im Zusammenhang sehen. Für pufferlose SSDs brauchst Du einen anderen Controller, der ist aber um Welten günstiger. Auch das PCB wird einfacher. Die Ersparnis ergibt sich nur in der Summe aller Komponenten, da sind die paar Cent für den DRAM nur ein kleiner Teil. Es ist das Konzept an sich. Und auch wenn aktuell noch alle versuchen, hier abzukassieren, die alten 3.0er sind quasi alle EOL, die müssen raus. Auch ein Grund für den Preisverfall. :)

Antwort Gefällt mir

Homerclon

Mitglied

79 Kommentare 37 Likes

Das Hauptproblem bei QLC ist der Preis. Insgesamt schlechter, aber keine niedrigere Preise, bzw. erst bei hohen Gesamtkapazitäten. Bei unter 2TB braucht man gar nicht schauen ob QLC spürbar günstiger ist, da gibt es immer TLC-Modelle die zum gleichen Preis oder sogar günstiger angeboten werden.

Wären die QLC-Modelle (bis 2TB) merklich günstiger, hätten diese sich auch weiter verbreitet.

Antwort Gefällt mir

Termy

Mitglied

40 Kommentare 18 Likes

Viel schlimmer ist ja, dass die technischen Daten einfach geändert werden, ohne dass es dem potentiellen Käufer möglich wäre, das nachzuvollziehen (gleicher Name, gleiche Artikelnummer etc). Sprich in den Tests ist das Ding noch gut, kurz darauf werden die Komponenten gegen Billigschrott getauscht und der Käufer ist der Dumme, selbst wenn er sich vorher versucht hat zu informieren - DAS ist Betrug am Kunden, der heftigst abgestraft gehört.

Antwort Gefällt mir

Pathfinder

Mitglied

43 Kommentare 4 Likes

Ich hatte mich schon für einen Kauf einer solchen Samsung 980 1TB entschieden.
Weil sie einfach viel Energie- und Hitzesparender ist.
Jetzt hab ich aber gelesen das wenn sie schon zu 50% voll ist erheblich and Leistung einbricht.
Ich wollte da mein Betriebssystem drauf machen und Spiele für Onlinemodus.
Sollte ich mir lieber nur das 250 GB Modell kaufen und nur rein für BS nutzen?
Genug M.2 Slots hätte ich ja. Andererseits wäre 250GB auch rausgeschmissenes Geld.
Aber für Windows 11 neu aufsetzen wiederum genau richtig.
Was meint ihr. 1TB 970Evo Plus oder 980 mit 250/1000GB Kapazität?

Edit: MSI Z690 A-Pro

Antwort Gefällt mir

Danke für die Spende



Du fandest, der Beitrag war interessant und möchtest uns unterstützen? Klasse!

Hier erfährst Du, wie: Hier spenden.

Hier kannst Du per PayPal spenden.

About the author

Igor Wallossek

Editor-in-chief and name-giver of igor'sLAB as the content successor of Tom's Hardware Germany, whose license was returned in June 2019 in order to better meet the qualitative demands of web content and challenges of new media such as YouTube with its own channel.

Computer nerd since 1983, audio freak since 1979 and pretty much open to anything with a plug or battery for over 50 years.

Follow Igor:
YouTube Facebook Instagram Twitter

Werbung

Werbung