Energiebeheer verbetert interne schrijfsnelheid ssd's

Een Japanse universiteit heeft in een samenwerkingsverband met Toshiba een techniek ontwikkeld waarmee de interne schrijfsnelheid van solid state drives met zestig procent zou kunnen worden verhoogd.

De onderzoeksgroep van Ken Takeuchi van de afdeling elektrotechniek en informatica van de universiteit van Tokyo heeft samen met Toshiba het energiebeheer van solid state drives verbeterd. De Japanners ontwikkelden een verbeterd energiebeheer voor de toevoer van energie naar de afzonderlijke nand-geheugenchips in een ssd. De nieuwe voeding past de spanning aan aan de hoeveelheid flashchips die parallel worden beschreven. Traditionele voedingen voor ssd's leveren een vaste spanning, waarbij het praktische maximum op vijftien chips, ofwel vijftien parallelle kanalen ligt. Daarboven kan een voeding de benodigde 20V voor het schrijven naar flashchips niet langer leveren.

De voeding die Takeuchi en zijn team ontwikkelden, meet continu het aantal gebruikte flashkanalen en past zijn vermogen hierop aan. Wanneer weinig chips parallel worden beschreven, gebruikt de spanningsomvormer een lage frequentie voor zijn fases. Daardoor wordt een laag vermogen geleverd; de voeding staat meer uit dan aan. Wanneer meer chips worden beschreven, stijgt de vraag naar energie en neemt de fase-frequentie toe; de voeding is dan vaker aan dan uit en levert meer vermogen. Het detecteren van het benodigde vermogen wordt gerealiseerd door middel van een circuit dat een referentiespanning gebruikt ter vergelijking en het geleverde vermogen aanpast op verschillen tussen die referentie en het gevraagde vermogen.

Volgens de onderzoekers is het met hun spanningscircuits mogelijk het aantal parallel te beschrijven nand-chips uit te breiden van de huidige 15 naar 24 kanalen. Dat zou een toename van zestig procent betekenen, wat de interne schrijfsnelheid van een ssd tot 4,2Gbps kan verhogen, zo becijferen de Japanners. De extra flashchips in een ssd die dankzij de toename in parallelle kanalen mogelijk worden, zouden in een driedimensionale, gestapelde architectuur kunnen worden gerealiseerd.

Reacties (23)

Traditionele voedingen voor ssd's leveren een vaste spanning, waarbij het praktische maximum op vijftien chips, ofwel vijftien parallelle kanalen ligt. Daarboven kan een voeding de benodigde 20V voor het schrijven naar flashchips niet langer leveren.

Wellicht snap ik het niet maar,

Wat ze doen is het afgegeven vermogen dynamish regelen aan de hand van het gewenste verbruik. Dit is gemaximeerd op 15 chips, parallel. Vervolgens stoppen ze er 9 chips bij om de doorvoer met 60% te verhogen.
Ik kan het mis hebben, maar hierdoor moet het maximaal verbruikt vermogen omhoog gaan, niet omlaag.

[Reactie gewijzigd door Durandal op 23 juni 2010 12:44]

Wellicht snap ik het niet maar,

Wat ze doen is het afgegeven vermogen dynamish regelen aan de hand van het gewenste verbruik. Dit is gemaximeerd op 15 chips, parallel. Vervolgens stoppen ze er 9 chips bij om de doorvoer met 60% te verhogen.
Ik kan het mis hebben, maar hierdoor moet het maximaal verbruikt vermogen omhoog gaan, niet omlaag.

Kromme vertaling van de reactie hier. Het is niet de spanning die vast is, maar het geconverteerde vermogen (bij de huidige voedingen). Aangezien spanning maal stroom vermogen betekent en aangezien bij meer parallele kanalen de stroom stijgt, zal de spanning dus ineen zakken. Als de spanning te laag is kan een Flash chippie niet meer beschreven worden. Daarom dat het aantal chips gelimiteerd was tot vijftien.

Nu hebben die Jappen een voeding gebouwd die ofwel in twee standen werkt ofwel volledig dynamisch is. Dat kan ik niet zo goed opmaken uit het (bron)artikel. Het komt er in ieder geval op neer dat je de geconverteerde energie kan aanpassen aan de noden. Gebruik je weinig parallelle kanalen dan wordt er weinig energie geconverteerd. Omdat deze hoeveelheid vroeger vast was en nu dynamisch (dus lager gaat zijn) neemt het verbruik af bij lage snelheden. Daarnaast kan de voeding ook meer energie omzetten als de belasting stijgt omdat je meer kanalen tegelijk gebruikt. Door meer energie om te zetten kan je toch nog de benodigde schrijfspanning leveren voor Flash en kan je dus meer kanalen tegelijk parallel gebruiken en dus de snelheid opdrijven.
Wat me eigenlijk verbaast is het statisch ontwerp van de boost converter voor de schrijfspanning. Waarom wordt hier een constante hoeveelheid vermogen omgezet, waarom wordt dit niet netjes geregeld zoals bij elke voeding? Neemt dit teveel plaats in, verbruikt die controle logica te veel, is dit te complex? Ik weet het niet, maar zo wat elke voeding in de PC is normaal voltage regulated. De hoeveelheid energie die omgezet wordt hangt dus af van de hoeveelheid gevraagde energie zodat de spanning constant blijft.

Het komt er dus op neer dat de voeding, door dynamisch ipv statisch te werken, twee dingen kan verwezenlijken. Minder energie verbruik bij lage schrijfsnelheden enerzijds. En meer parallelle chips voor hoge snelheden anderzijds.

Het piek vermogen neemt toe, maar het gemiddelde energie verbruik daalt.

Waarschijlijk hoeft die voeding het grootste deel van de tijd bijna geen vermogen te leveren. En alleen bij schrijfacties wat meer. De piek mag dan wel hoger zijn maar als de rest veel lager is dan daalt uiteindelijk het gemiddelde verbruik.

[Reactie gewijzigd door Reinstein op 23 juni 2010 13:16]

Dan vraag ik me wel af wat er gebeurt als ik 500GB backup (stel dat, later wanneer SSDs betaalbaar zijn). Dan is hij continu aan het schrijven, een lange tijd achter elkaar. Krijg je dan geen problemen?

Dat was ook mijn eerste gedachte.
Misschien dat ze iets inbouwen die temp/speed reguleert tot een acceptabele waarde.

Dat zou ideaal zijn. En prijs verlagingen.
Ik begrijp heel goed dat er nog veel te ontwikkelen is in deze materie. De fabrikanten zullen ook elkaar met argus ogen aankijken, als de een begint met het leveren van goedkopere ssd's zal geen consument/klant zich verdiepen in snelle en zuinigere ssd's die duurder zijn. Nu, op dit prijs niveau, is er nog snelle ontwikkeling mogelijk.

Energiebeheer op een SSD, zijn ze dan nog niet zuinig genoeg?

Als het zuiniger kan, waarom niet?
Moeten ze niet meer naar efficiëntie streven als ze ten opzichte van normale HDDs al het meest efficiënte product hebben?

Voor mensen met portable devices (laptops, etc) die accus gebruiken kan het nooit zuinig genoeg zijn.

Denk dat iedereen zit te wachten op een techniek die ze 60% goedkoper maakt

Volgens mij worden ze hier niet goedkoper op, ze hebben tenslotte nog dezelfde opslagcapaciteit. Ze worden alleen sneller, en dus misschien rechtvaardigt dit het prijsverschil wel meer.

Ze worden zelfs duurder, er zitten immers meer nand-chips op (waardoor ze meer opslagcapaciteit hebben).
Door die extra chips kan er meer parallel geschreven worden (denk aan wat er gebeurt bij RAID0).

Er zitten meer nand-chips per parallelle schakeling.. Niet per definitie meer chips.

Heeft momenteel geen invloed op de SSD's aangezien die maar tot 10kanalen gebruiken.

dat kan nu dus veranderen. en dat was ook de opzet voor zover ik heb begrepen.

Artikeltje nog eens lezen dan. De huidige limiet zou 15 zijn maar dat is een non-issue want ze gebruiken die 15 al niet.

Wow, dat zijn flinke verbetering, minder verbruik, hogere snelheid en kleinere die size! als dit nou binnen 1 jaar terug te zien valt in de ssd's op de markt zou dat super zijn. Enige nadeel van de ssd blijft dan nog de prijs, die tegen die tijd ook weer wat lager zal liggen, de volgende ontwikkelingen moeten op dat vlak komen te liggen.

Dat noem ik nog een flinke verbetering zeg! Eer het terug te zien is in de SSD's zal nog wel even duren maar eerst nog wachten op het echt mainstream worden van de SSD's en een iets lagere prijs. Dan ben ik zeker overstaf

In het plaatje staat 68%, waarom word dit afgerond naar 60% in de tekst?

68% minder verbruik
in de tekst hebben ze het over 60% snelheidswinst

Prijzen van de meeste ssd's zijn wel acceptabel. Alleen de capaciteit is dat nog niet.
€200 voor een supersnelle schijf, ok, maar dan wel 320 GB en niet een magere 40 of 80GB.

Daarbij, wil iedereen helemaal overstappen zullen er leuke 1 en 2 TB modellen moeten komen, betaalbaar.

Zeer grappig. De prijs van die Lada is acceptabel, alleen zou die een betere kwaliteit moeten hebben, meer pk, zuiniger, veiliger, ... In dat geval is de prijs dus niet acceptabel voor jouw. Een goede prijs moet je toch bekijken ten opzichte van het product.

Ten tweede, zoals al zeer vaak is aangehaald in wellicht elke topic over ssd's, met 80GB kom je meer dan toe. Daar zet je windows + al je programma's met gemak op. Games moet je er niet opzetten, zoals ik ook al eerder heb aangehaald heeft dat amper nut:
Anoniem: 197152 in 'nieuws: OCZ kondigt 1,8"-versie Vertex 2-ssd en Onyx-ssd aan'

Games profiteren er juist wel van. Misschien niet alle, maar er zijn genoeg games die veel data laden tijdens het spelen. Met een gewone HD kan het spel dan gaan haperen, terwijl je met een SSD nergens last van hebt.

Je kan niet met auto's vergelijken als het om prijzen gaat. Er bestaat zoiets als realistische mensen en die hebben snel gekozen tussen een auto van €10.000 waar ze 120km/u mee mogen rijden of een auto van €50.000 waar ze 120km/u mee mogen rijden.
In de ICT is de enige beperking je eigen verbeelding.