Systronics zu Besuch bei Cactus Technologies

Flash-Speicher im Fokus

Die Produktionshallen von Cactus Technologies in Taoyuan City. Hier werden sämtliche Speicherkarten hergestellt und getestet.
Eine Mitarbeiterin programmiert die Firmware und führt den Endtest durch.
Auf Wunsch spielt Cactus kundenspezifische Daten bereits auf den Flash-Speicher. Bilder: Patrik Hellmüller
Patrik Hellmüller / Systronics AG /

Cactus Technologies hat sich voll und ganz auf die Fertigung industrieller Flash-Speicher spezialisiert. Anlässlich des zehnjährigen Firmenbestehens von Cactus informierte sich nun eine Delegation des Schweizer Exklusiv-Distributors Systronics am Hauptsitz in Hongkong und in der Produktion in Taoyuan City über die Produkte.

Der Hauptsitz von Cactus befindet sich im Hongkonger Stadtteil Kowloon. Dort gibt es neben Büros ein Lager und ein Testlabor. Die Fertigung selbst befindet sich im nahegelegenen taiwanesischen Taoyuan City. In diesem EMS-Betrieb mit zwei Fertigungslinien werden hauptsächlich Industriespeicher gefertigt. Eine konstant hohe Produktqualität gewährleisten dabei mehrere Qualitätsmanager. Dank deren Erfahrung hat Cactus nicht nur die Qualität im Griff, sondern ist zudem in der Lage, bereits ab kleinen Stückzahlen kundenspezifische Speichermedien zu produzieren. Hierbei reicht das Customizing vom Labelling über individuelle Designs bis hin zu Firmware- oder CHS-Anpassungen (Cylinder Head Sector). Auf Wunsch bespielt Cactus Flash-Speicher auch direkt mit Kundendaten.

Cactus fertigt ein breites Spektrum an NAND-Flash-Speichern in SLC- und MLC-Ausführung (Single-/Multi-Leve-Cell-Speicher). Die SLC-Speicher reichen von der 128 MByte SD-Card bis hin zur 640 GByte 2,5-Zoll-Disk, die MLC-Speicher von der 4 GByte SD-Card bis hin zur 4 TByte 2,5-Zoll-Disk.

Unterscheidung SLC- und MLC-Speicher

Der Unterschied zwischen SLC- und MLC-Speichern liegt darin, dass SLC-Speicher nur ein Bit pro Flash-Zelle speichern. Dadurch sind die Ladungszustände eindeutig zu identifizieren, was schnelle und zuverlässige Schreib- und Löschzyklen garantiert. Bei MLC-Speichern werden bei gleichem Zellenaufbau zwei Bits pro Flash-Zelle gespeichert. Möglich wird das durch präzise Steuerung und Ermittlung der Spannungshöhen. MLC-Speicher bieten mit ihrer hohen Datendichte gegenüber SLC-Speichern eine höhere Speicherkapazität bei niedrigeren Kosten. Allerdings werden die einzelnen Flash-Zellen mit einer höheren Anzahl Schreib- und Löschzyklen belastet. Zudem verursachen die geringeren Spannungsunterschiede eine höhere Fehleranfälligkeit im Vergleich zu SLC-Flash. Erlaubt dieser rund zwei Millionen Schreib- und Lesezyklen, sind es bei den MLC-Speichern maximal 200000.

Die MLC-Flash-Speicher werden gemäss Cactus CEO Sai-Ying Ng vorwiegend für preissensitive Industrieanwendungen eingesetzt. Für kritische Anwendungen mit hohen Datenaufkommen und häufigen Schreibvorgängen seien aber SLC-Speicher ganz klar erste Wahl, sagt er. Entsprechend machen die SLC-Speicher bei Cactus 85 Prozent des Gesamtvolumens aus.

Die-Shringing verpönt

Hersteller von Flash-Zellen setzten wegen des steigenden Kostendrucks zunehmend auf Die-Shrinking. Darunter wird die Verkleinerung der Flash-Zellen verstanden, wodurch die Produktionskosten gesenkt werden und die Speicherdichte erhöht wird. Weil Flash-Zellen nur eine begrenzte Anzahl Schreibzyklen verkraften, leidet die Langlebigkeit und Zuverlässigkeit unter Die-Shrinking. Frühzeitige Ausfälle oder Datenfehler sind die Folge.

Cactus ist eines der wenigen Unternehmen, das aktuell die Flash-Zellen des Typs Toshiba 43 nm SLC NAND einsetzt. Das sind die grössten verfügbaren Flash-Zellen auf dem Markt. Dank den 43-nm-Flash-Zellen bietet Cactus eine wesentlich höhere Zuverlässigkeit im Vergleich zu Herstellern, die bereits 32- oder 24-nm-Zellen einsetzen. Diese höhere Zuverlässigkeit wird jedoch mit einem höheren Preis sowie einer kleineren Lese- und Schreibgeschwindigkeit gegenüber 32- oder 24-nm-Zellen erkauft.

Sichere Flash-Speicher

Ein weiteres Kriterium für die Zuverlässigkeit der Speicherkarten sind im Flash-Controller integrierte Sicherheitsfeatures. Diesbezüglich profitiert Cactus vom langjährigen Know-how in Sachen industrieller Speicher. Das Unternehmen ging aus dem Branchenriesen SanDisk hervor, der sich 2005 aus dem industriellen Markt zurückzog. Cactus integriert in seinen Flash-Controllern einen Error Correction Code (ECC) sowie ein Defect Management. Damit werden Datenfehler automatisch erkannt und korrigiert, was eine hohe Funktionssicherheit der Flash-Speicher sicherstellt.

Langfristige Verfügbarkeit

Anders als Heimanwender sind Industriekunden darauf angewiesen, dass Flash-Speicher über einen längeren Zeitraum unverändert erhältlich sind. Dies sei vor allem deshalb wichtig, so Cactus-CEO Sai-Ying, weil sich nur mit einer identischen Firmware Kompatibilitätsprobleme ausschliessen liessen. Daher garantiert Cactus Technolgies eine mehrjährige Verfügbarkeit seiner Produkte. Möglich wird dies durch eine sorgfältige Ersatzteilhaltung und ein grosses Lager, um über den Produktionszeitraum hinaus auf Bauteile zurückgreifen zu können. Bestes Beispiel für diese langfristige Verfügbarkeit ist die 203 Serie, die Cactus seit 2005 fast unverändert im Programm führt.

Fixed BOM

Neben der Langzeitverfügbarkeit ist für viele Anwender eine Fixed BOM (Bill of Material) ein Schlüsselargument. Mit dieser garantieren Speicherhersteller, dass Produkte innerhalb einer Serie vollkommen identisch sind, dass also die gleiche Firmware und die gleichen Flash-Bausteine verwendet werden. Cactus bietet für all seine Flash-Speicher eine Fixed BOM und verhindert so, dass innerhalb einer Serie Kompatibilitätsschwierigkeiten auftreten.

Sind doch einmal Anpassungen notwendig, ändert Cactus die Artikelnummer und informiert seine Kunden mittels Product Changes Notification. Dadurch sind diese in der Lage, die geänderten SSD-Speicher zu testen, bevor sie die Speicher in ihren Geräten verbauen.