Was bedeuten MTBF, SLC, MLC und TLC?

MTBF steht für Mean Time Between Failures – mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen. Damit ist der Zeitraum zwischen dem ersten Ausfall einer SSD und ihrem zweiten Ausfall gemeint, nachdem die SSD nach dem ersten Ausfall repariert wurde.

Der MTBF-Wert dient als Anhaltspunkt dafür, wie lange eine SSD ausfallfrei arbeitet. Je größer der Wert, desto zuverlässiger die SSD.

Bei heutigen Solid State Drives sind MTBF-Werte von 2.000.000 Stunden üblich. Unter der Annahme, dass die SSD Tag und Nacht durchläuft, entspräche das ungefähr 228 Jahren. Der MTBF-Wert dient lediglich als Orientierungswert. Über die tatsächliche Lebensdauer einer SSD sagt er nichts aus.

Wie Sie die Lebensdauer einer SSD selbst berechnen, lesen Sie im Abschnitt „So geht's – SSD-Lebensdauer berechnen“.

Im Unterschied zu Festplatten speichern SSDs Daten nicht magnetisch, sondern elektronisch mittels mikroskopisch kleiner Zellen – dem Flash-Speicher.

Die Art des Flash-Speichers bestimmt, wie viele Informationen eine Zelle aufnehmen kann. SLC-Speicher (Single Level Cell) speichert pro Zelle 1 Bit. MLC-Zellen (Multi Level Cell) nehmen bis zu 2 Bit auf und bei TLC-Zellen (Triple Level Cell) sind es maximal 3 Bit.

Die Bit lassen sich nur nacheinander schreiben. Dafür werden mehrere Spannungen nacheinander angelegt und gespeichert. SLC-Zellen speichern eine Spannung, bei MLC-Zellen sind es bis zu vier Spannungen. TLC-Zellen können sogar acht aufnehmen.

Die Zellen speichern die Spannungen auch, wenn die SSD ausgeschaltet ist. Das liegt daran, dass die Zellen von einer Isolierschicht umgeben sind. Bei jedem Schreib- und Löschvorgang wird die Isolierschicht aber minimal beschädigt. Mehr Spannungen pro Zelle bedeuten zudem längere Zugriffszeiten und eine höhere Fehleranfälligkeit. Die Art des Flash-Speichers ist also maßgeblich für Lebensdauer und Geschwindigkeit einer SSD.

Heutzutage ist in SSDs meist MLC-Speicher verbaut, SLC-Speicher ist teu er und kommt nur im Business-Bereich zum Einsatz. TLC-Speicher findet sich zum Beispiel bei Samsungs 840-Evo-Serie.

MLC-Speicher hat nur 3 Prozent der Schreib-Lösch-Zyklen von SLC-Speicher. TLC-Speicher kommt nur auf 1 Prozent. Zudem sind MLC- und TLC-Speicher im Vergleich zu SLC-Speicher ungefähr zwei- bis dreimal langsamer.

Zwar nutzt die Samsung SSD 840 Evo TLC-Speicher, kompensiert das aber durch die Techniken Rapid-Mode und Turbo-Write.

Rapid-Mode: Hierbei handelt es sich um eine Caching-Lösung auf Softwarebasis. Ein spezieller Treiber reserviert bis zu 1 GByte vom Arbeitsspeicher des PCs. Dateizugriffe werden anschließend in diesem reservierten RAM-Bereich gecachet und stehen so bei einem erneuten Aufruf sofort zur Verfügung. Das führt zu höheren Zugriffsraten. Im Fall der Samsung 840 Evo mit 250 GByte verdoppelte sich in unserem Test die Lese- und Schreibleistung von 500 MByte/s auf knapp 1 GByte/s.

Turbo-Write: TLC-Speicher ist langsamer als MLC-Speicher. Das gilt insbesondere für die Schreibrate. Um dem entgegenzuwirken, wird auf der SSD ein reservierter Bereich von TLC-Zellen als SLC-Zellen behandelt. Der Kontroller speichert in diesen TLC-Zellen also höchstens eine Spannung statt der möglichen acht. Das führt zu einer deutlich höheren Schreibrate. Später wird der Inhalt dieser Zellen dann in Leerlaufphasen auf die üblichen TLC-Zellen übertragen. Wenn der reservierte Speicher voll ist, werden neue Daten wieder in den normalen TLC-Speicher geschrieben und die Turbo-Write-Funktion ist vorübergehend inaktiv.