Der neueste NAND ist nicht immer der richtige NAND

Im Bereich der industriellen Speichersysteme geht es bei der Weiterentwicklung nicht einfach nur darum, von einer NAND-Generation zur nächsten überzugehen. Vielmehr gilt es, das richtige Gleichgewicht zwischen Langlebigkeit, Kosten, Lebensdauer, Leistung und dem mit Veränderungen verbundenen Risiko zu finden.

Die Flash-Branche entwickelt sich rasant. Neue NAND-Generationen bieten höhere Speicherdichten, neue Architekturen und beeindruckende Spezifikationen. Für viele Märkte ist genau dieses Innovationstempo der Motor des Fortschritts.

Ein Speichergerät in einem Industrie-PC, einem Bahnsystem, einem medizinischen Gerät oder einem Edge-Gateway kann über viele Jahre hinweg Teil derselben Plattform bleiben. Bis eine neue NAND-Generation verfügbar wird, hat das System rund um das bestehende Speichergerät möglicherweise bereits umfangreiche Validierungsphasen durchlaufen und ist seit Jahren im Einsatz. Der Austausch einer Komponente ist daher selten nur eine Frage der Auswahl eines neueren Bauteils. Firmware-Abhängigkeiten, Umgebungsanforderungen, Lebensdauereigenschaften und der Qualifizierungsaufwand müssen gleichermaßen berücksichtigt werden.

Das verändert die Fragestellung. Anstatt zu fragen: „Was ist der neueste verfügbare NAND?“, sollten wir uns fragen: „Was ist die richtige Speicherplattform für die nächste Phase dieses Produkts?“

Industriespeicher befinden sich im Spannungsfeld zwischen zwei sehr unterschiedlichen Zyklen: Die NAND-Technologie entwickelt sich weiterhin rasant weiter, während industrielle Systeme auf Stabilität und lange Produktlebenszyklen ausgelegt sind.

Ein Produkt auf Basis von SLC, MLC oder einer früheren Generation von 3D-NAND funktioniert möglicherweise weiterhin genau wie vorgesehen. Da Halbleitertechnologien jedoch nicht unbegrenzt verfügbar bleiben, wird irgendwann eine Umstellung notwendig.

Die naheliegende Lösung könnte darin bestehen, direkt auf die neueste NAND-Generation umzusteigen. Doch „neueste“ bedeutet nicht automatisch „am besten geeignet“. Ein Wechsel kann sich auf Controller, Firmware, Leistung, Stromverbrauch, Lebensdauer und Qualifikationsanforderungen auswirken. Bei einem bereits validierten System kann die Einführung von mehr Änderungen als nötig das Risiko erhöhen, anstatt es zu verringern.

In diesem Sinne kann Ausgereiftheit ein Vorteil sein.

So würde ich auch die Rolle von BiCS5 im industriellen Speicherbereich betrachten. Sein Wert liegt nicht darin, dass es die neueste verfügbare NAND-Technologie darstellt. Seine Relevanz besteht darin, eine praktische Brücke zwischen etablierten industriellen Designs und einer aktuelleren 3D-NAND-Plattform zu schlagen.

Mit unserem BiCS5-Portfolio bei Swissbit ist es unser Ziel, die Migration von SLC-, MLC- und BiCS3-basierten Produkten zu unterstützen und dabei den Aufwand für Neukonzeption und Neukvalifizierung überschaubar zu halten. Denn im industriellen Speicherbereich ist NAND selbst nur ein Teil der Gleichung. Entscheidend ist, wie gut die komplette Speicherlösung in ein bestehendes System passt, sich vorhersehbar verhält und über den erforderlichen Lebenszyklus hinweg unterstützt werden kann.

Die Speicher-Migration wird nach wie vor oft als ein Problem am Ende des Lebenszyklus betrachtet: als etwas, das erst dann angegangen werden muss, wenn eine bestehende Komponente nicht mehr weitergeführt wird.

Ein besserer Ansatz besteht darin, die Migrationsfähigkeit von Anfang an als Teil der Systemarchitektur zu berücksichtigen.

• Lässt sich eine zukünftige Speichergeneration in das bestehende Design integrieren?

• Können Schnittstellen und Formfaktoren unverändert bleiben?

• Inwieweit müssen Qualifizierungsarbeiten wiederholt werden?

Diese Fragen sind besonders relevant für industrielle Anwendungen mit geringerer Kapazität. Der NAND-Markt entwickelt sich natürlich in Richtung höherer Speicherdichten, aber ein eingebettetes Boot-Laufwerk, eine HMI oder ein Steuerungssystem benötigt möglicherweise nicht mehr Kapazität, nur weil die zugrunde liegende Technologie fortgeschritten ist.

Mehr Kapazität ist nur dann von Vorteil, wenn die Anwendung diese auch tatsächlich nutzen kann.

Das ist ein Grund, warum das BiCS5-Portfolio auf etablierte Schnittstellen wie SATA, CFast, CompactFlash und USB ausgeweitet wird. Ein-Kanal-Architekturen unterstützen zudem Anwendungen, bei denen geringere Kapazitäten und Kosteneffizienz weiterhin wichtig sind.

All dies mag nicht so spektakulär klingen wie die Schlagzeilen-Spezifikationen einer brandneuen NAND-Generation. Für einen Ingenieur, der dafür verantwortlich ist, eine Plattform über Jahre hinweg verfügbar und unterstützbar zu halten, kann dies jedoch von erheblich größerem Wert sein.

Das gleiche Prinzip gilt für die Lebensdauer. Industrielle Arbeitslasten unterscheiden sich stark voneinander. Ein Datenlogger, der unter anspruchsvollen Bedingungen kontinuierlich Daten schreibt, stellt ganz andere Anforderungen als ein eingebettetes Boot-Laufwerk mit relativ wenigen Schreibvorgängen.

Die relevante Frage lautet daher nicht: „Welcher NAND-Speicher bietet die höchste Lebensdauer?“, sondern: „Wie viel Lebensdauer erfordert diese Arbeitslast tatsächlich?“

Optionen wie pSLC machen diesen Kompromiss flexibler. Innerhalb des BiCS5-Portfolios von Swissbit kann der optionale pSLC-Modus die Lebensdauer für schreibintensive Anwendungen erhöhen, während andere Konfigurationen Kapazität und Kosteneffizienz in den Vordergrund stellen können.

Das Ziel ist nicht überall maximale Lebensdauer. Es ist die richtige Lebensdauer dort, wo sie tatsächlich benötigt wird.

Industrielle Speichersysteme sind von Natur aus vielfältig. Das eine System nutzt möglicherweise noch CompactFlash, ein anderes CFast, während neuere Designs auf SATA-SSDs oder M.2 setzen. Diese Systeme werden nicht alle im gleichen Tempo modernisiert werden – und das sollten sie auch nicht müssen.

Ein sinnvoller Technologiewechsel kann daher nicht darin bestehen, ein neues Flaggschiffprodukt einzuführen und zu erwarten, dass jede Anwendung diesem folgt. Er erfordert Migrationspfade, die die bestehende Installationsbasis berücksichtigen und es verschiedenen Systemen ermöglichen, nach ihrem eigenen Zeitplan voranzukommen.

Und vielleicht deutet dies auf eine umfassendere Definition von Innovation in der Industrietechnik hin.

Wir verbinden Fortschritt oft mit der neuesten Architektur, der höchsten Speicherdichte oder den beeindruckendsten technischen Daten. Doch bei langlebigen industriellen Systemen kann Innovation auch bedeuten, den technologischen Wandel leichter umsetzbar zu machen.

Eine ausgereifte NAND-Plattform, kombiniert mit Firmware in Industriequalität, Lebenszyklusmanagement und einer sorgfältig durchdachten Migrationsstrategie, kann letztendlich mehr Wert schaffen als das bloße Streben nach der nächsten Generation.

Denn bei industriellen Systemen bedeutet Fortschritt nicht immer, von vorne anzufangen. Manchmal bedeutet es, ohne unnötige Störungen voranzukommen.