Kioxia expandiert trotz der Krisen

»Wir investieren kräftig in den Kapazitätsausbau und R&D!«

5. Februar 2021, 9:14 Uhr | Heinz Arnold

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Automotive gewinnt an Bedeutung

Ein Beispiel ist der neue „EDSFF-SDD-Form-Factor“ für den Einsatz in Servern und Massenspeichern. „EDSFF“ steht für „Enterprise and Datacenter SDD Form Factor“. Er wird die Systemdichte sowie die Effizienz optimieren und für die Anwender einfach einzusetzen sein. EDSFF E3.Short, kurz E3.S, und E3.Long, kurz E3.L, werden das Format für Server und All-Flash-Arrays der nächsten Generationen sein, als Mitglied der „SNIA SFF-TA-1008 Technical Work Group“ treiben wir diesen Standard voran. Gemeinsam mit einem führenden Server- und Massenspeicher-Hersteller haben wir einen voll funktionsfähigen EDSFF-E3.S-Demonstrator entwickelt und wir sehen den neuen Standard als einen Durchbruch für die nächste Generation der Datenzentren an. Und nicht nur wir: Auf dem diesjährigen Flash-Memory-Summit hat der E3.S-Demonstrator den „Best in Show“-Award in der Kategorie „Most Innovative Flash Memory Technology“ gewonnen.

Speziell auf die Hyperscale-Anforderungen zugeschnitten hat Kioxia Europa die Rechenzentrums-SSDs der „XD6“-Serie, die dem E1.S-Standard und der „NVMe Cloud SSD Specification“ des „Open Compute Project“ entsprechen. Die Lese- und Schreibperformance beträgt zwischen 2400 und 6500 MB/s, die Leistungsaufnahme 15 W. Gegenüber der größeren M.2-Baufgorm bietet die E1.S-Laufwerke eine höhere Speicherdichte und eine bessere Performance, Zuverlässigkeit und Kühlung. Außerdem lasen sie sich im laufenden Betrieb wechseln, was mit M.2-Typen nicht möglich ist.

Daneben gewinnt Automotive immer mehr an Bedeutung…

…worin wir auch stark investieren. Denn rund um Automotive wächst viel zusammen: 5G, Safety, Security, IoT, KI, autonomes Fahren, E-Mobility – insgesamt kommt es hier darauf an Edge-Systeme zu entwickeln, genauso wie im gesamten Industriemarkt auch. Automotive, Edge-Geräte, Big Data und Datenzentren wachsen zusammen und benötigen die jeweils optimalen Speicher auf Basis von 3D-NAND-Flash. Also ist Automotive ein wichtiger Markt für uns und hier haben wir bereits ein umfassendes Produktportfolio. Auf den Gebieten ADAS und KI ganz allgemein hilft uns auch noch besonders, dass wir die für die NAND-Speicher erforderlichen Controller und die Firmware im eigenen Hause entwickeln und auf die jeweiligen Anforderungen optimieren können.

Im Automotive-Markt kommt es unter anderem darauf an, dass die Chips über einen langen Zeitraum zur Verfügung stehen. Derzeit findet der Umstieg auf die 3D-NAND-Flashs statt. Wie lange werden 2G-NAND-Flash-ICs noch erhältlich sein?

In den für die Stückzahlen relevanten Märkten hat der Übergang von 2D auf 3D bereits weitgehend stattgefunden. Insgesamt fertigen wir deutlich über die Hälfte der NAND-Flash-ICs in 3D-Prozessen. Für 2D bleiben nur noch relativ wenige Kapazitäten übrig. Aber wir wissen, dass die Automobilindustrie darauf angewiesen ist, Produkte auch über einen Zeitraum von zehn Jahren geliefert zu bekommen. Deshalb verfolgen wir in diesem Bereich eine eigene „legacy policy“. Wir halten Linen aktiv, auf denen 2D-NAND-ICs langfristig gefertigt werden können. Wir überprüfen ständig, wie die Kostenstruktur für diese Produkte aussieht. Sobald der Markt 2D-Produte nicht mehr will, würde es sowieso keinen Sinn mehr machen, die Fertigung auf diesen Linien fortzuführen. Aber bis es soweit ist, führen wir die 2D-NAND-Fertigng fort und wir werden dafür sorgen, dass der endgültige Übergang für unsere Kunden schmerzfrei verlaufen wird.

Welche Entwicklungen zeichnen sich auf dem Gebiet der High-Performance-Massenspeicher ab?

Weil es hier unter anderem auch auf hohe Robustheit, Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer ankommt, hat Kioxia die XL-FLASH-Typen entwickelt. Dabei handelt es sich um 3D-NAND-Flash-ICs, die mit Hilfe des BiCS-FLASH-Prozess gefertigt werden. Sie speichern aber nur 1 Bit pro Zelle (SLC). Außerdem liegen die Page-Größen bei 4 kB, was gegenüber den NAND-Speichern, die mehrere Bits pro Zelle speichern können, zu schnelleren Schreib- und Lesezeiten – sie liegen unter 5 µs pro Page –, höherer Zuverlässigkeit und größeren Speicherkapazitäten führt. Damit überbrücken die XL-FLASH-Typen die Performance-Lücke zwischen den DRAMs und den NAND-Speichern – und zwar zu geringeren Kosten als traditionelle DRAMs. Sie bestehen aus 128-Gb-Dies, von denen jeweils zwei, vier oder acht in einem Gehäuse integriert sind. Wir betrachten sie als Werkzeug zum Aufbau einer neue Klasse von Massenspeichersystemen (SCM), die weit geringere Latenzen erreichen als traditionelle SSDs, aber dieselbe hohe Persistenz wie Festplatten.

Hat Kioxia noch weitere Lücken ausgemacht, die sich mit neuen NAND-Flash-Produkten füllen ließen?

Das haben wir. Ein Beispiel sind die XFMEXPRESS-Typen. Bisher gibt es einerseits die M.2-SSDs, die Terabyte-Kapazitäten bieten und für den Einsatz in Server-Motherboards, PCs und Laptops gemacht sind. Kommt es aber auf einen möglichst geringen Platzverbrauch an, in Wearables, IoT-Geräten und im Home-Entertainment, dann kommen Speicher in BGA-Gehäusen zum Einsatz, die auf die Leierplatte gelötet werden. XFMEXPRESS haben wir mit Abmessungen von 14 mm x 18 mm x1,4 mm so klein ausgelegt, dass sie gut in tragbare Geräte passt und ebenso die größtmöglichen Chipabmessungen aufzunehmen.

Der eigentliche Trick besteht darin, dass wir zusammen mit Japan Aerospace Japan Aviation Electronics Industry (JAE) ein Verbindungselement entwickelt haben, das auf die Leiterplatte gelötet wird und die Karte aufnimmt. Er ist nur 2,2 mm dick und wiegt 0,8 g. Ein Metallschlitten, der auch als Kühlkörper wirkt, kann über der Aufnahme vor oder zurückgeschoben werden, um XFMEXPRESS-Typen auszutauschen. Die Karte ist etwas größer als eine microSD, wird aber ganz anders genutzt: Sie lässt sich nicht vom Endanwender austauschen, sondern befindet sich im geschlossenen Bereich des Geräts.

Damit kann ein Gerät einfach mit neuen Versionen ausgestattet werden. Trotz ihrer kleinen Bauform bietet die Karte eine hohe Performance, denn sie unterstützt sowohl PCIe-3.0-Standard und das NVMe-1.3-Protokoll als auch den neuen PCIe-4.0-Standard. Es stehen zwei Lanes zur Verfügung zunächst erreichen die Entwicklungsmuster Übertragungsraten von 2 und 4 GB/s. Wir sammeln jetzt die Rückmeldungen der ersten Anwender und lassen die Ergebnisse in die zweite Generation einfließen, die ab Mitte nächsten Jahres in Stückzahlen produziert wird. Das wäre beispielsweise auch für Tabletts eine gute Alternative, um in Tablets den Speicher über die kleinen XFMEXPRESS-Karten erweitern zu können.

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