Produktion von Flash-Speichern in Taiwan – zu Besuch bei Cactus Technologies

Cactus Technologies, ein führender Anbieter für industrielle Flash-Speicher, hat gerade sein zehnjähriges Firmenjubiläum gefeiert. Das Jubiläum nahmen wir zum Anlass, den Cactus Hauptsitz in Hongkong und die Cactus Produktion in Taoyuan City/Taiwan zu besuchen.

Cactus ist eines der wenigen Unternehmen, das sich auf SSD-Speicher (Solid State Drive) für die Industrie spezialisiert hat. Entsprechend gehören die Cactus Flash-Speicher zu den zuverlässigsten am Markt. Bei unserem Besuch in Asien wollen wir herausfinden, wodurch sich Cactus von anderen Herstellern abhebt.

Werkbesichtigung bei Cactus Technologies in Taoyuan City
Am Morgen holt uns Cactus CEO Sai-Ying Ng persönlich im Hotel ab. Sai-Ying Ng leitet nicht nur die Geschicke von Cactus, er ist selbst Teilhaber und Mitgründer des Unternehmens. Gemeinsam fahren wir nach Taoyuan City, wo sich die Cactus Produktion befindet. Der EMS-Betrieb (Electronics Manufacturing Service) verfügt über zwei Fertigungslinien, die hauptsächlich mit Cactus Produkten ausgelastet sind. Sai-Ying erklärt: «Seit 2005 produzieren wir unsere Flash-Speicher hier.» So habe Cactus eigene Qualitäts-Manager, die zwar in Hongkong angestellt seien, aber hier arbeiteten, fährt Sai-Ying fort. Durch die enge Zusammenarbeit mit diesem spezialisierten EMS-Betrieb biete Cactus konstant hohe Qualität.

Ein weiterer Vorteil ist, dass Cactus bereits ab kleinen Stückzahlen kundenspezifische Produkte herstellen kann. Dabei reicht das Customizing vom Labelling über individuelle Designs bis zu Firmware- oder CHS-Anpassungen (Cylinder Head Sector).

Natürlich nutzen wir unseren Besuch, um die Fertigungsprozesse genau unter die Lupe zu nehmen. Unsere Fragen werden von den Mitarbeitenden souverän beantwortet. Sai-Ying erzählt nicht ohne Stolz, dass der größte Cactus Kunde, ein europäisches Industrieunternehmen von Weltruf, vor wenigen Monaten ein ausführliches Audit durchgeführt habe. Cactus habe dieses mit Bravour bestanden – und natürlich wüssten alle Mitarbeitenden genau über die Produktionsprozesse Bescheid.

Cactus fertigt in Taoyuan City ein breites Spektrum an NAND-Flash-Speichern, sowohl SLC- als MLC-Speicher (Single-/Multi-Leve-Cell-Speicher). Die SLC-Speicher reichen von der 128 MB SD-Card bis zur 640 GB 2,5"-Disk und die MLC-Speicher reichen von der 4GB SD-Card bis zur 1TB 2,5"-Disk.


Single- oder Multi-Level-Cell-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 eine 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 Gegensatz zu SLC-Flash. Erlauben SLC-Speicher rund
2 000 000 Schreib- und Lesezyklen, sind es bei bei MLC-Speichern nur 100 000 bis 200 000. Für kritische Anwendungen mit hohen Datenaufkommen und häufigen Schreibvorgängen sind daher SLC-Speicher ganz klar erste Wahl.

Die MLC-Flash-Speicher werden gemäß Sai-Ying vorwiegend für preisempfindliche Industrieanwendungen eingesetzt. Die MLC-Speicher überzeugen mit einem hervorragenden Preis-Leistungs-Verhältnis. Wie die SLC-Produkte sind sie unempfindlich gegen Schocks und Vibrationen. Sie sind sie für einen Temperaturbereich von 0 bis +70 Grad Celsius zugelassen. Auf Wunsch bietet Cactus sogar Speicherkarten für den erweiterten Temperaturbereich von
–40 bis +85 Grad Celsius.

Der Cactus Technologies Hauptsitz befindet sich in Hongkong
Nachdem wir uns das Werk angeschaut haben, fahren wir mit Sai-Ying nach Hongkong, wo wir den Cactus Hauptsitz im Stadtteil Kowloon besuchen. Die Räumlichkeiten, die Büros, Lager und Testlabor beinhalten, befinden sich in einem modernen Hochhaus. Im Gespräch mit Sai-Ying wollen wir wissen, warum die SLC-Speicher von Cactus besonders zuverlässig und langlebig seien.

Gemäss Sai-Ying ist die Zuverlässigkeit von SLC-Flash-Speichern sehr stark von den verwendeten Flash-Zellen, dem kleinsten Baustein eines Flash-Speichers abhängig. Sai-Ying sagt, die Hersteller von Flash-Zellen setzten wegen des steigenden Kostendrucks zunehmend auf Die-Shrinking.

Cactus setzt die größten verfügbaren SLC-Nand ein
Unter Die-Shrinking versteht man die Verkleinerung der Flash-Zellen, 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.

Sai-Ying Ng sagt: «Bei Cactus setzen wir für viele SSD-Speicher die Flash-Zellen des Typs Toshiba 43nm SLC NAND ein.» Das seien die aktuell größten verfügbaren Flash-Zellen, so Sai-Ying.

Damit bietet Cactus eine wesentlich höhere Zuverlässigkeit im Vergleich zu Herstellern, die bereits 32- oder 24nm-Zellen einsetzen. Ebenfalls entscheidend für die Zuverlässigkeit sind im Flash-Controller integrierte Sicherheits-Features. Diesbezüglich profitiert Cactus vom langjährigen Know-how in Sachen industrieller Speicher. Das Unternehmen ging ursprünglich aus SanDisk hervor, als sich der Branchenriese 2005 aus dem industriellen Markt verabschiedete. Cactus integriert in ihren Flash-Controllern einen Error Correction Code (ECC) sowie ein Defect Management. Damit werden Datenfehler automatisch erkannt und korrigiert, was eine hohe Funktionssicherheit der SSD-Speicher sicherstellt

Langfristige Verfügbarkeit als Schlüsselkriterium
Auf unsere Frage, was weitere Gründe seien, warum Kunden bei Cactus Flash-Speicher kauften, nennt Sai-Ying die lange Verfügbarkeit. Anders als Heimanwender seien Industriekunden darauf angewiesen, dass Flash-Speicher über einen längeren Zeitraum unverändert erhältlich seien, erklärt Sai-Ying.

Gemäß dem Cactus CEO müsse insbesondere die Firmware der SSD-Speicher identisch sein, um Kompatibilitätsprobleme auszuschließen. Cactus Technolgies bietet eine Verfügbarkeit ihrer Produkte über mehrere Jahre. Möglich wird das durch eine sorgfältige Bauteilbeschaffung. Zudem unterhaltet Cactus ein eigenes Lager, um auch über den Produktionszeitraum hinaus auf Bauteile zurückzugreifen. Bestes Beispiel für die langfristige Verfügbarkeit von Cactus Speichern ist die 203 Serie, die Cactus seit 2005 fast unverändert im Programm hat.

Fixed BOM bietet Kunden Sicherheit
Neben der langen Verfügbarkeit der Produkte ist für viele Kunden eine Fixed BOM (Bill of Material) ein Schlüsselargument. Mit einer Fixed BOM garantieren Speicher-Hersteller, dass Produkte innerhalb einer Serie vollkommen identisch sind, dass also die gleiche Firmware und die gleichen Flash-Bausteine verwendet werden. Cactus bietet für all ihre SLC-Speicher eine Fixed BOM und verhindert dadurch erfolgreich, dass innerhalb einer Serie Kompatibilitätsschwierigkeiten auftreten.

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

Unsere Eindrücke vor Ort decken sich mit unseren Erfahrungen
Als Herstellerin von Industriecomputern und HMI-Systemen setzt Syslogic seit Jahren Cactus Flash-Speicher ein. Die Eindrücke, die wir anlässlich unseres Besuchs in Asien sammelten, decken sich mit unseren langjährigen Erfahrungen mit den Produkten von Cactus. Die Speicher werden kompromisslos für den harten Industrieeinsatz entwickelt und gefertigt. Entsprechend bewähren sie sich in ganz unterschiedlichen Industriezweigen und gehören zu den zuverlässigsten Flash-Speichern auf dem Markt.