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Apple hat seinen eigenen SSD-Controller mit NVMe entwickelt

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macbook 2015Das in seine Einzelteile zerlegte neue MacBook mit 12-Zoll-Retina-Display und einem USB-Typ-C-Anschluss offenbart Details um Apples Engagement im Bereich der Massenspeicher. So verwendet Apple bereits seit einiger Zeit keine SSDs mehr, die nur per Serial-ATA angebunden sind und setzt stattdessen auf PCI-Express. Damit setzt man regelmäßig auch neue Maßstäbe bei den Bandbreiten für den Massenspeicher. Die neue MacBook-Generation, sowohl für das MacBook Air als auch das MacBook Pro mit Retina-Display, erreicht inzwischen Datenraten von 1,2 GB pro Sekunde für das Lesen und Schreiben von Daten.

Logicboard des neuen MacBook mit SSD-Controller (orange) und MLC NAND von Toshiba (gelb)
Logicboard des neuen MacBook mit SSD-Controller (orange) und MLC NAND von Toshiba (gelb)

Das bereits angesprochene neue MacBook scheint einen weiteren Schritt in dieser Entwicklung darzustellen. So wurde in der vergangenen Woche bekannt, dass OS X Yosemite 10.10.3 die Unterstützung für NVM-Express oder NVMe mitbringt. NVMe soll AHCI als Protokoll ablösen und ist explizit auf die Verwendung von Flashspeicher vorgesehen. Sowohl die Übertragungsgeschwindigkeiten als auch die Latenzen profitieren von NVMe. Ein weiterer Vorteil ist der geringere Stromverbrauch, der besonders in mobilen Geräten zum Tragen kommt. Grund hierfür sind die kürzen Zeiten in denen der Speicher aufgeweckt wird. Das Lesen und Schreiben von Daten geschieht also effektiver.

Custom-SSD-Controller von Apple mit NVMe-Unterstützung
Custom-SSD-Controller von Apple mit NVMe-Unterstützung

Das in seine Einzelteile zerlegte neue MacBook offenbart nun offenbar einen von Apple entwickelten Custom-SSD-Controller. Dieser befindet sich in direkter Nähe zum Toshiba MLC NAND, der beidseitig direkt auf dem PCB untergebracht ist. Dabei handelt es sich womöglich um einen Controller, der auch gleich den dazugehörigen DRAM beherbergt. Ein solches Package-On-Package (PoP) kennen wir auch bereits aus der Kombination aus Massenspeicher und Arbeitsspeicher für Smartphones und Tablets, der sogenannte ePOP für eMMC-Speicher. Der von Apple verwendete Controller verwendet offenbar 512 MB LPDDR3 von Hynix. Derzeit ist keiner Hersteller bekannt, der ein solches Design für den SSD-Controller im Zusammenspiel mit MLC NAND anbietet - daher kann davon ausgegangen werden, dass Apple hier sein eigenen Design entwickelt hat. Chipworks hat dies inzwischen auf Basis einer eigenen Untersuchung des Controllers bestätigt, wenngleich eine solche öffentliche von Apple bisher noch aussteht. Offenbar wird der Controller bei TSMC im Auftrag von Apple gefertigt.

Zahlreiche Hersteller arbeiten derzeit an Produkten bzw. Controllern mit NVMe-Unterstützung. Dazu gehören auch Intel, Samsung, OCZ, Marvell und weitere.

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Kommentare (8)

#1
Registriert seit: 01.03.2013
tief im Süden
Hauptgefreiter
Beiträge: 232
"Das in seine Einzelteile zerlegte neue MacBook offenbart nun offenbar einen von Apple entwickelten Custom-SSD-Controller".
Ich bin jetzt auch kein Überflieger in Deutsch, aber dieser Satz klingt für mich irgendwie schräg. Ist sicher ein Versehen.
Eine paar Vorschläge von mir:
" ... offenbart augenscheinlich einen von ..." oder "... offenbart einen von Apple ..." oder "...offenbart sehr wahrscheinlich einen von ..." oder " ...offenbart nach Recherchen einen von ..."

... je nachdem, ob es eine sichere Information ist oder nur spekulativ im Netz rumgurken tut... Mist, deutsche Sprack, schwere Sprack, diese grammatikalischen Korinthenkacker ...

LG :)
#2
Registriert seit: 14.08.2013

Bootsmann
Beiträge: 540
Echt interessant das Apple inzwischen sogar eigene SSD Controller entwickelt!

Sie machen wirklich immer mehr selbst. Das fing beim Apple A4 an und wird sich wohl auf immer mehr Bereich ausweiten. Sie haben so viel Geld sie könnten auch eine ganze Display und Speicher Abteilung hochziehen.

Wäre eigentlich cool, aber ich glaube sie lassen das Risiko lieber bei den Zuliefereren.

Die MacBooks gefallen mir langsam nicht mehr so gut weil einfach alles nur noch verklebt ist und kaum noch etwas ausgetauscht werden kann. Da gefallen mir die Lenovo ThinkPads deutlich besser!
#3
Registriert seit: 05.07.2010

Admiral
Beiträge: 12072
Toshiba hat früher JMicron Controllern sein Label aufgedruckt und jetzt sind in Toshiba Consumer SSDs Marvell Controller zusammen mit dem DRAM für den Cache in einem Gehäuse mit Toshiba Label drauf und die OCZ Everest und Everest 2 waren auch Marvell Chip, nur eben mit OCZ Logo drauf. Der Transcend Controller in deren 370er ist ein SMI, auch wenn Transcend draufgedruckt wurde. Wie viel Apple in dem Chip steckt, kann man alleine aufgrund des Labels also nur schwer abschäzen, da die Label nicht immer auch bedeuten, dass die Chip(designs) wirklich von der Firma sind. Es gibt ja auch NANDs und RAMs mit Logos von Firmen die einzigen Wafer und keinen Die selbst herstellen.
#4
Registriert seit: 04.09.2010

Matrose
Beiträge: 20
Vermutlich eine schlechte Nachricht für Aufrüster, die Ihre HW nicht original von Apple beziehen, und damit auch für die Hackintosh-Szene. Schon jetzt wird bei SSDs TRIM disabled, wenn sie nicht original von Apple stammen. Mit einem eigenen Controller könnte Apple noch einen Schritt weiter gehen und NVMe ausschließlich mit eigener Hardware ermöglichen.
#5
Registriert seit: 30.04.2008
Civitas Tautensium, Agri Decumates
Bootsmann
Beiträge: 667
Zitat Padagon;23395212
Sie machen wirklich immer mehr selbst. Das fing beim Apple A4 an und wird sich wohl auf immer mehr Bereich ausweiten. Sie haben so viel Geld sie könnten auch eine ganze Display und Speicher Abteilung hochziehen.


Was ist aus Apples Sicht sinnvoll?
Ein eigener SSD-Controller bedeutet, man kann frei zwischen den NAND-Lieferanten wählen.
Bei Displays haben sie schon eine eigene Entwicklungsabteilung. Die kümmert sich aber nicht um Panels, sondern um die Treiberbausteine.
Speicher ist Commodity, da gibt's genug konkurrierende Anbieter.

Den z.Z. größten Engpaß dürften für Apple die Baseband-Chips von Broadcomm darstellen. Zum einen ist Qualcomm die einzige Quelle hochqualitativer Standalone-Prozessoren, zum anderen sind diese schlicht teuer.
Natürlich ist die Entwicklung von Baseband-Prozessoren auch sehr aufwendig - aber das hat Apple bisher nie abgeschreckt. Von der Gründung eines kleinen Teams haben wir schon vor einiger Zeit gehört, aber wir werden da wohl nichts sehen, bis was rauskommt, was Qualcomm ersetzen kann.

Zitat Holt;23396259
Wie viel Apple in dem Chip steckt, kann man alleine aufgrund des Labels also nur schwer abschäzen, da die Label nicht immer auch bedeuten, dass die Chip(designs) wirklich von der Firma sind.


Zum einen ist die Leistungscharakteristik anders als bei anderen PCIe-SSDs, die Apple einsetzt, zum anderen ist der Controller ein PoP, bei dem der Cache (von Hynix) mit dem Controller zusammen eine Einheit bildet. Hat das sonst jemand im Angebot?
Davon abgesehen, das Ding ist zwar PCIe, NVMe und haut jede SATA-SSD weg, aber mit einem UBX von Samsung kann es doch bei weitem nicht mithalten. Apples erste Fingerübung...
#6
Registriert seit: 05.07.2010

Admiral
Beiträge: 12072
@kroxx, bei dem MacBook sind ja der Controller und die NANDs direkt auf der Platine verlötet, im den Sinne ist es keine echte SSD und kann sowieso weder woanders eingebaut werden noch kann man eine andere SSD dort einbauen. Ob die dann als Modul für andere Modell kommt oder gar im Handel erscheint, wird man sehe.
Zitat smalM;23396922
Ein eigener SSD-Controller bedeutet, man kann frei zwischen den NAND-Lieferanten wählen.
Das kann eigentlich jeder SSD Controller, vielleicht außer denen von Samsung, aber die gibt es auch nur in Samsung SSDs zusammen Samsung NANDs. Einzeln werden ja von Samsung weder Controller noch (inzwischen) NANDs verkauft.
Zitat smalM;23396922
Speicher ist Commodity, da gibt's genug konkurrierende Anbieter.
NANDs ist aber auf dem Markt knapp und teuer! Flash-Speicher: NAND von Micron wird für kleine Kunden teurer - ComputerBase

Zitat smalM;23396922
Zum einen ist die Leistungscharakteristik anders als bei anderen PCIe-SSDs, die Apple einsetzt
Die Leistungscharakteristik kann auch über die FW eingestellt werden und hängt auch von den jeweils verwendeten NANDs ab.
Zitat smalM;23396922
zum anderen ist der Controller ein PoP, bei dem der Cache (von Hynix) mit dem Controller zusammen eine Einheit bildet. Hat das sonst jemand im Angebot?
Wie schon gesagt macht Tochiba das gleiche mit Mavell Controllern und da auch Marvell schon mit dem 88SS1093 einen PCIe 3.0 x4 Controller mit NVMe3 vorhestelllt hat (ebenso Phison mit dem PS5007), könnte die Aplle SSD das erste Produkt mit einnem dieser Controller sein. Zumindest Marvell scheint da sehr offen zu sein, Toshiba und OCZ verwenden deren Controller ja auch unter eigenem Label.

Apple hat schon oft Samsung SSDs verbaut, die SM951 gab es wohl nur auf Verlangen der OEMs erstmal nur mit AHCI, die NVMe Version ist aber auch schon auf dem Wege. Der Controller selbst unterstützt es also und es würde ich auch nicht zu sehr wundern, wenn der eigentliche Controller in dem Chip der von der SM951 ist, aber wie Anandtech schreibt: Das Toshiba NAND spricht natürlich nicht dafür, aber Samsung und Tsohiba bauen ja beide Toggle NANDs, Hynix und IMFT ONFI NANDs, warum sollte ein Samsung Controller nicht mit Toshiba NANDs umgehen könne?

Aber ich will Apple nicht absprechen einen eigenen SSD Controller gebaut zu haben, denn wenn die Technologie von Anobit nicht mit der FW alleine zu realisieren ist, dann wären die 500 Millionen sonst ja in den Wind geschossen.
Zitat smalM;23396922
Davon abgesehen, das Ding ist zwar PCIe, NVMe und haut jede SATA-SSD weg
Nur muss man eigentlich auch eine schnelle CPU haben um von einer so schnellen SSD wirklich im Alltag einen Mehrwert zu haben. Ob diese Core-M dafür reichen?
#7
Registriert seit: 30.04.2008
Civitas Tautensium, Agri Decumates
Bootsmann
Beiträge: 667
Zitat Holt;23399035
NANDs ist aber auf dem Markt knapp und teuer! Flash-Speicher: NAND von Micron wird für kleine Kunden teurer - ComputerBase


Wir sprechen aber von Apple, dem größten Kunden, den man als Flash-Verkäufer überhaupt haben kann.

Zitat Holt;23399035
Apple hat schon oft Samsung SSDs verbaut, die SM951 gab es wohl nur auf Verlangen der OEMs erstmal nur mit AHCI, die NVMe Version ist aber auch schon auf dem Wege. Der Controller selbst unterstützt es also und es würde ich auch nicht zu sehr wundern, wenn der eigentliche Controller in dem Chip der von der SM951 ist


Alle SSDs von Samsung werden im System als SM... erkannt, auf allen Controllern steht Samsung.
Dabei ist es auch fraglich, ob sich aus dem SSUBX überhaupt ein PoP machen läßt und dann auch noch mit Speicher von Hynix :d
Und ja, die Apple-Versionen der XP941 und der SM951 melden sich beide als AHCI 1.30 Geräte.

Zitat Holt;23399035
Aber ich will Apple nicht absprechen einen eigenen SSD Controller gebaut zu haben, denn wenn die Technologie von Anobit nicht mit der FW alleine zu realisieren ist, dann wären die 500 Millionen sonst ja in den Wind geschossen.


Ich denke, Apple hat das Wissen von Anobit bereits in den Ax-SoCs verbaut und muß da nicht mehr auf ARM-IP zurückgreifen.

Zitat Holt;23399035
Nur muss man eigentlich auch eine schnelle CPU haben um von einer so schnellen SSD wirklich im Alltag einen Mehrwert zu haben. Ob diese Core-M dafür reichen?


Das werden wir sehen, wenn jemand einen Core-M mit einer volle Kanne laufenden SM951 paart...
#8
Registriert seit: 05.07.2010

Admiral
Beiträge: 12072
Zitat smalM;23419765
Wir sprechen aber von Apple, dem größten Kunden, den man als Flash-Verkäufer überhaupt haben kann.
Wenn der Hersteller seine NANDs auch anderweitig verkaufen kann, wird auch der größte Kunden keine tollen Konditionen bekommen, wozu auch? Außerdem ist die Innovation von Anobit je gerade das Versprechen auch minderwertige NANDs länger haltbar zu machen, was aber auch andere Hersteller können, dafür wird z.B. die Low-Density Parity Check (LDPC) ECC statt der BCH verwendet, teils sogar zwischen beiden umgeschaltet je nach dem Zustand der Landung der NANDs und dann passt genau was bei der 840 Evo passiert ist, die alten Daten werden langsamer gelesen, denn LDPC basiert auf dem mehrfachen Auslesen der Zelle mit unterschiedlichen Thresholds und das dauert eben länger.

Außerdem werden gerade die Smartphone, wo der Löwenanteil der NANDs bei Apple rein gehen dürfte, sowieso kaum länger als 2 bis 3 Jahre genutzt, da muss man kein so hochwertiges NAND verbauen und wenn man bedenkt das einige Hersteller auch noch die Leistung der Akkus mit der Zeit künstlich einschränken um den Kunden zum Kauf eines neuen Smartphones fast schon zu zwingen weil es nicht einmal vom Hersteller Ersatzakkus gibt, dann werden die auch keine teuren, hochwertigen NANDs verbauen wollen.
Zitat smalM;23419765
Dabei ist es auch fraglich, ob sich aus dem SSUBX überhaupt ein PoP machen läßt und dann auch noch mit Speicher von Hynix :d
Warum sollt man keinen PoP draus machen können, dazu reicht es das Die unverpackt zu bekommen oder eben entsprechend die Teile fertig beim Hersteller zu beziehen. Und wo steht was von Hynix NAND? Ich habe da bisher nur was von Toshiba NAND gelesen.
Zitat smalM;23419765
Und ja, die Apple-Versionen der XP941 und der SM951 melden sich beide als AHCI 1.30 Geräte.
Die SM951 mit NVMe gibt es auch schon, wenn Apple lieber die mit AHCI genommen hat, so war das wohl Apples Entscheidung. Das könnte für einen eigenen NVMe Controller sprechen, denn es wäre ja peinlich wenn die eigene Apple SSD dann langsamer als die von Samsung ist und wenn man nur die AHCI Version von Samsung nimmt, minimiert man das Risiko etwas.

Zitat smalM;23419765
Das werden wir sehen, wenn jemand einen Core-M mit einer volle Kanne laufenden SM951 paart...
Gibt es doch schon, bei Anandtech im Review des Intel NUC5i7RYH wurde die SM951 NVMe getestet, die Ergebnisse sind aber wegen des Microsoft NVMe Treiber unterirdisch:

Das dürfte auch der Grund sein, warum die SM951 dann doch als AHCI erschienen ist und von den OEMs verlangt wurde. Der Intel NVMe Treiber scheint ja auch nur für die Intel NVMe SSDs zu funktionieren, aber ganz sicher weiß ich das noch nicht.
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