Was Flash-Speicher für die Industrie bieten müssen

| Autor / Redakteur: Patrick Twele * / Margit Kuther

Lange Verfügbarkeit: Die X-60 Serie von Swissbit ist garantiert bis 2021 erhältlich.
Lange Verfügbarkeit: Die X-60 Serie von Swissbit ist garantiert bis 2021 erhältlich. (Bild: Swissbit)

Ein guter Flash-Speicher für den Endkundenmarkt kann im Industrieeinsatz versagen. Lesen Sie, was Modelle für den Feldeinsatz auszeichnet.

Besonders in der Industrie zählen beim Flash-Speicher eine hohe Belastbarkeit hinsichtlich fehlerfreier Zugriffszyklen und eine fixierte Zusammensetzung der enthaltenen Speicherchips, Controller und Firmware über einen möglichst langen Zeitraum.

Speichermedien für Endverbraucher können hier nicht punkten, aber auch bei industriellen Flash-Produkten gibt es entscheidende Unterschiede. Im Endkunden-Markt müssen Flash-Speicher hohe Kapazitäten, schnelle Geschwindigkeiten und vor allem günstig sein. Für den industriellen Einsatz ist der Preis schlussendlich zwar ebenfalls ausschlaggebend, berechnet sich jedoch aus den Kosten für das Speichermedium und den durchschnittlichen Kosten für Ausfälle wie Produktionsstillstand, aufwändige Reparaturen und Imageverlust. Die Anforderungen hängen also, anders als im Endkunden-Markt, viel stärker von der Zielanwendung ab.

So verlangt nicht jede Anwendung hohe Kapazitäten oder einen schnellen Datendurchsatz, dafür aber beispielsweise einen möglichst langen Datenerhalt, extreme Temperaturbeständigkeit oder eine über Jahre angelegte Verfügbarkeit desselben Produktes. Dies sollte bei der Auswahl keinesfalls vernachlässigt werden. Denn wenn der Speicher nicht den Anforderungen entspricht, kann dies schwerwiegende Folgen haben und nachträglich zu hohen Kosten führen.

SLC-Speicher meistern 100.000 Schreib/Lösch-Zyklen

Das zeigt sich am Beispiel Datenerhalt: Hochwertige Flash-Speicher mit den Technologien SLC (Single-Level-Cell) und MLC (Multi-Level-Cell) erhalten die gespeicherten Daten bis zu zehn Jahre. Bei weiterer Verwendung nimmt der Datenerhalt im Laufe der Zeit jedoch konstant ab. Wenn also Daten auf eine industrielle SD-Karte gespeichert werden, die schon über Jahre im Einsatz ist, bleiben diese – je nach Nutzung – nicht mehr zehn Jahre, sondern im schlechtesten Fall nur noch einige Monate unbeschädigt erhalten.

Diese Verkürzung resultiert aus der Abnutzung der Speicherzelle durch ständiges Lesen bzw. Beschreiben – einerseits durch die Anwendung selbst, andererseits durch den auf dem Speicher verbauten Controller. So nimmt der Datenerhalt stetig ab bis er am Lebensende des Speichers nur noch ein Jahr beträgt. Bei einem SLC-Speicher ist dieses Ende nach 100.000 Schreib/Lösch-Zyklen (P/E-Zyklen) erreicht, bei einem MLC-Speicher nach 3000 P/E-Zyklen. Im Gegensatz dazu erreichen TLC-Speicher für den Endkunden-Markt ihr Lebensende erheblich schneller, und zwar nach 500 P/E-Zyklen.

Mehr Daten durch den Schreibverstärkungsfaktor

Für eine industrielle Anwendung, z.B. einen Parkhaus-Kassenautomaten, hätte der Einsatz eines solchen Consumer-Produkts schwerwiegende Folgen. Denn jeder Bedienvorgang des Automaten erzeugt kleinste Dateien, die auf den Speicher geschrieben werden. Dabei ist die tatsächlich auf den Flash geschriebene Datenmenge jedoch weit höher als die durch den Automaten erzeugten kleinen Dateien. Dieses Verhältnis nennt man Write Amplification Factor (WAF), zu Deutsch Schreibverstärkungsfaktor. Durch das kontinuierliche Beschreiben des Speichers wird die maximale Anzahl der P/E Zyklen sehr schnell erreicht.

Ein verfrühter Ausfall des Speichers ist unvermeidlich, was letztlich den gesamten Automaten still legt. Das heißt: Eine industrielle Speicherlösung sollte richtig gewählt sein. Für den Kassenautomaten steht die Endurance, also eine hohe P/E-Zyklenzahl, im Fokus, die Gesamtkapazität ist eher zweitrangig. Anders z.B. bei Navigationsgeräten: Hier kommt es deutlich seltener zu einem Schreibvorgang, dafür wird für das Kartenmaterial viel Speicherplatz benötigt. Dementsprechend ist hier die Kapazität entscheidend, die Endurance spielt eine untergeordnete Rolle.

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