SSD-Lebensdauer: Wie lange hält eine Solid State Disk?

SSDs sind schnell, leise und kompakt in der Größe. Da sie keine mechanischen Komponenten beinhalten, gelten sie in bestimmten Einsatzszenarien als robuster als klassische HDDs. Ihnen wird allerdings eine begrenzte Lebensdauer nachgesagt. Stimmt das? Wir erläutern, wie lange SSDs halten, wie ihre Lebenszeit verlängert wird und welche Warnsignale auf einen drohenden Ausfall hindeuten.

Die SSD-Technik ist heute ausgereift, auch wenn es in der ersten Zeit nach der Markteinführung von Flash-Speichern zu verfrühten Ausfällen gekommen ist. Plötzliche Defekte kommen – vor allem in den ersten Wochen, in denen sich etwa Produktionsfehler ab Werk bemerkbar machen – über Jahre hinweg relativ selten vor. Laut aktuellen Ausfallstatistiken sind SSDs in der Praxis in der Regel verlässlicher als klassische HDDs.

Dennoch: Die Flash-Zellen, die die Daten auf einem SSD-Speicher elektronisch speichern, haben im Gegensatz zu traditionellen Magnetspeichern eine eindeutig bestimmte Lebensdauer. Nach einer begrenzten Anzahl von Schreib-Lösch-Zyklen wird es kritisch, da der Flash-Speicher einer SSD durch jeden Schreibvorgang altert. Die Hersteller geben normalerweise 1000 bis 100.000 Schreib- und Löschvorgänge an.

Die beachtliche Spannweite bei der SSD-Lebensdauer hängt mit unterschiedlichen Speichertechniken zusammen:

• Besonders lang leben Single-Level-Cell-SSDs (SLC), die allerdings nur 1 Bit pro Speicherzelle speichern können. Sie vertragen bis zu 100.000 Schreibzyklen pro Zelle und gelten als besonders schnell, langlebig und ausfallsicher.
• Multi-Level Cell-SSDs (MLC) haben eine höhere Speicherdichte und können 2 Bit pro Flash-Zelle speichern. Sie sind im Vergleich zum SLC-Typ kostengünstiger, vertragen aber nur bis zu 10.000 Schreibzyklen pro Zelle.
• Triple-Level-Cell-SSDs (TLC) können 3 Informationsbits pro Speicherzelle aufnehmen. Allerdings sinkt gleichzeitig auch die Lebenserwartung auf bis zu 3000 Speicherzyklen pro Zelle.
• Bei Quad-Level-Cell-SSDs (QLC) werden vier Informationsbits pro Zelle untergebracht. Fallende Kosten, mehr Speicherkapazität und eine höhere Speicherdichte gehen auch bei diesem Typ einher mit einer kürzeren Lebensdauer. Hersteller garantieren meist lediglich 1000 Schreib- bzw. Löschzyklen pro Zelle.

Obwohl die Spanne bei der SSD-Lebensdauer beträchtlich ist: bei moderater Nutzung haben alle SSD-Typen eine ausreichend hohe Lebenserwartung (mit Abstrichen auch die QLC-SSDs).

Die SSD-Lebensdauer wird branchenüblich als TBW-Wert deklariert. TBW ist die Abkürzung für Total Bytes Written, also die Gesamtzahl der Bytes, die auf eine SSD geschrieben werden können. SSD-Hersteller geben heute oft eine Lebensdauer (garantierte Schreibmenge) von 256 TBW an. Bei einer durchschnittlichen PC-Nutzung können beispielsweise innerhalb von 10 Jahren rund 80 TBW auftreten. Bei dem Nutzungsszenario „moderate achtstündige wochentägliche Nutzung als Büro-PC“ (Textverarbeitung, im Netz surfen, Mails abrufen, gelegentliches Streaming, einige größere Downloads sowie kleinere Backup- und Kopieraktionen, aber keine hohe Dauerbelastung) hätte die Festplatte dann eine prognostizierte Lebenserwartung von ca. 32 Jahren.

In Langzeittests, die SSDs durchgängig mit speziellen Algorithmen beschreiben, hat sich zudem herausgestellt, dass Hersteller die SSD-Lebensdauer meist eher konservativ einstufen. Selbst günstige SSDs überschreiten das Schreiblimit von Herstellern mit Leichtigkeit.

Die Zahlen verdeutlichen, dass die Lebensdauer einer SSD bei normaler Alltagsnutzung kaum einen limitierenden Faktor darstellt. Eine Beispiel-SSD von Intel wird von dem Überwachungstool HD-Sentinel nach fast 10 Nutzungsjahren immer noch als vollkommen intakt eingestuft (Leistungswert: 100 %, Gesamtzustand: 98 %). Wahrscheinlicher als ein Ausfall wären ein technischer Defekt der verbauten Steuerungselektronik (Controller) oder ein Austausch aufgrund unzureichender Speicherkapazität.

Bespielt man eine SSD allerdings täglich mit einem großen Image-Backup (z. B. 170 GB auf eine 180 GB-Platte), dann kann es tatsächlich schon nach einigen Jahren eng werden. Mit Blick auf eine stärkere Dauerbeanspruchung wird bei SSDs häufig ein DWPD-Wert angegeben: Der Hersteller Kingston gibt für sein Modell SSD DC400 DW (480 GB Speicherkapazität) einen „Drive-Writes-Per-Day“-Wert von 0,30 an. Errechnet wird der Wert mit einer Formel, in die der TBW-Wert einfließt (Kingston hält sich bei der Ermittlung des TBW-Wertes an ein standarisiertes Berechnungsverfahren nach JEDEC-Workload):

In dieses konkrete Beispiel für die Berechnung des DWPD-Werts fließt bei „Anzahl der Jahre“ die Garantiezeit von 5 Jahren ein (also die vom Hersteller garantierte SSD-Lebensdauer):

Wird der errechnete DWPD-Wert von 0,30 mit der Speicherkapazität der Kingston-SSD multipliziert (480 GB), ist das Ergebnis 144 GB. Wenn Sie täglich maximal 144 GB auf die SSD schreiben, wird diese höchstwahrscheinlich die garantierte Lebenserwartung auch erreichen. Sie können bei „Anzahl der Jahre“ statt der Garantiezeit auch eine andere Jahresanzahl einsetzen, die Ihrem Anforderungsprofil an eine SSD in Bezug auf Lebensdauer und Belastbarkeit entspricht.

Die genannten Werte sind nicht in Stein gemeißelt. Die Lebensdauer von SSDs hängt entscheidend von der verwendeten Schreibstrategie ab. Dafür setzen die Hersteller spezielle Algorithmen ein, die sich um ein möglichst effizientes „Schreibmanagement“ bemühen. Die verbreitete Wear-Leveling-Technik, die vom eingebauten Controller oder der Firmware einer SSD verwaltet wird, verteilt die Einträge aller Speicherblöcke gleichmäßig. Indem nicht immer im gleichen Block geschrieben wird, kann eine ausgeglichene Auslastung und somit auch eine hinausgezögerte Alterung einer SSD erreicht werden.

Eine weitere Maßnahme zur Verlängerung der SSD-Lebensdauer ist die Aktivierung der TRIM-Funktion. Der TRIM-Befehl sorgt seit Windows 7 für ein verbessertes Speichermanagement. Wurde das Betriebssystem direkt auf die SSD installiert, wird dieser in der Regel automatisch aktiviert. Man kann den Befehl auch selbst über die Kommandozeile aktivieren (fsutil behavior set DisableDeleteNotify 0, wenn TRIM deaktiviert ist). Einfacher geht die Aktivierung mit den Tools, die SSD-Hersteller im Netz für die Überwachung und Pflege von Solid State Disks kostenlos anbieten.

Ein optionaler Baustein intelligenten Speichermanagements ist das Over Provisioning. Wird die Funktion aktiviert, steht dem SSD-Controller ein spezieller operativer „Sonderspeicher“ zur Verfügung. Dieser lässt sich dann als eine Art Cache für die Verwaltung und Auslagerung von temporären Daten nutzen. Over-Provisioning kann beispielsweise die SSD-Pflege via Garbage Collection, Wear-Leveling und Bad-Block-Management unterstützen. Bei aktivierter Funktion verzichten Sie allerdings auf etwas Speicherkapazität. Nicht alle SSDs unterstützen die Funktion.

Auch als User kann man etwas tun für die SSD-Lebensdauer. So können Sie Backup-Verzeichnisse für größere und schreibintensive Datensicherungen auf kostengünstige HDDs auslagern. Auch Ordner für Temporärdateien und Profil-Ordner von Browsern, in die permanent viele Daten geschrieben werden, müssen nicht auf einer SSD liegen. Systemrelevante Dateien, die auch für die Performance von Windows verantwortlich sind (z. B. pagefile.sys, hiberfil.sys), sollten aber auf der SSD verbleiben, um eine hohe Performance des Systems zu garantieren.

Neben einem möglichst intelligenten Speichermanagement sind noch weitere Faktoren für die Lebensdauer des elektronischen Speichers maßgeblich. Nicht unwichtig ist, wie eine SSD gelagert und behandelt wird. Thermische Probleme (z. B. hohe Umgebungstemperaturen) und eine hohe Luftfeuchtigkeit können den Speicher beschädigen bzw. seine Lebenszeit verkürzen. Mechanisch-physikalische Einflüsse (z. B. durch Herunterfallen) sind für eine SSD im Vergleich zur HDD zwar weniger bedrohlich, vollkommen ausgeschlossen ist eine Beschädigung durch mechanische Kräfte aber nicht.

Auch elektronische Faktoren können Einfluss auf die SSD-Lebensdauer nehmen. Speziell der Controller (also die Steuereinheit einer SSD) ist anfällig für Überspannungsschäden. Bei längerer Nichtnutzung ist bei SSDs zudem ein Datenverlust möglich, die über längere Zeit nicht genutzt werden, daher vorsichtshalber gelegentlich checken, kurz nutzen oder zumindest booten. Ansonsten können Zellladungsverluste zu einer Datenverschlechterung führen. Daraus können dann unter anderem auch Bit-Fehler resultieren, die trotz Fehlerkorrektur eine Firmware-Korruption auslösen und dadurch eine SSD außer Gefecht setzen können. Für eine dauerhafte Offline-Archivierung von Daten sollten SSDs daher eher nicht verwendet werden.

Weitere Faktoren sind unter anderem fehlerhafte Flash-Halbleiterspeicher, fehlerhaft programmierte Firmware und Firmware-Updates sowie nicht optimal programmierte Speichermanagement-Algorithmen. SSDs sind generell eine komplexe Technik. Bei der Anzahl möglicher Fehlerquellen und potenzieller Angriffspunkte für Störungen und Negativeinflüsse, die die Lebenszeit beenden oder zumindest begrenzen können, sind sie der einfacheren klassischen Magnetspeichertechnik von HDDs unterlegen. Natürlich können auch Anwenderfehler und weitere Faktoren zu Datenverlust führen, wie beispielsweise korrupte Dateien, fehlerhafte Dateisysteme und Dateizuordnungstabellen, Viren, versehentliche Festplatten-Formatierung und ungeplantes Löschen von Dateien, Ordnern und Partitionen.

Akustische Signale, die einen drohenden Datenverlust hörbar ankündigen könnten, kommen bei SSDs nicht vor. Im Gegensatz zu mechanisch basierten HDDs klicken und klackern angeschlagene SSDs nicht. Ein defekter Controller, der häufiger das Ende einer SSD besiegelt, ist meist ein stummer und leider auch ein sofortiger Totalschaden.

Wer allerdings Monitoring-Software wie SSD-Z oder HD-Sentinel nutzt, kann zumindest den Abnutzungsgrad einer SSD beobachten und die Betriebstemperaturen im Blick behalten. Im Internet erhältliche Monitoring-Software sowie die Tools von SSD-Herstellern geben oft auch eine Gesamtbewertung zum Allgemeinzustand einer SSD ab (meist farblich unterstützt: grün = sehr gut, alles ok; rot = Achtung, es sind Probleme vorhanden). Ihre Einschätzung beruht in der Regel auf der Auswertung von SMART-Werten (SMART = Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology). Dazu gehören auch der aktuelle TBW-Wert und die Power-on-hours (also die gesamte bisherige Betriebszeit einer SSD). Verschlechtert sich die Gesamtbewertung im Laufe der Jahre erheblich, sollte man eine SSD vorsorglich austauschen.

Normaluser können im Fall eines SSD-Problems vor allem die Anschlüsse checken. Eventuell hat sich bei einer einbauten SSD der SATA-Anschluss gelockert oder auf dem Mainboard ist der SATA-Anschluss defekt. Bei Überhitzungsproblemen kann man einen verstaubten Desktop-PC von innen reinigen und dadurch möglicherweise eine funktionierende Kühlung wiederherstellen.

Bei einem technischen Defekt und beim Ende der SSD-Lebensdauer durch Erreichen des Schreiblimits ist eine Wiederherstellung von Daten kaum möglich oder zumindest erheblich erschwert. Normalnutzer können in der Regel wenig machen. Möchten Sie ihre Daten retten, hilft nur eines: SSD schnell vom Rechner trennen und dadurch weitere für eine Datenrettung kontraproduktive Veränderungen auf der SSD unterbinden. Dann sollten Sie einen professionellen Dienstleister im Bereich Datenrettung kontaktieren.

Da einige Controller heute intern auch Verschlüsselungstechniken aus der Kryptographie einsetzen (integrierte Hardwareverschlüsselung), folgt ein oftmals zeitraubender Entschlüsselungs- und Rekonstruktionsprozess. Erst dieser macht aus dem geretteten Datenkonvolut dann wieder nutz- und lesbare Daten. Versehentliche Löschaktionen können heute bei neueren Modellen oder nach Ausführung von TRIM-Befehlen teils kaum noch rückgängig gemacht werden. Besser sind die Wiederherstellungschancen beispielsweise bei einem Firmware-Problem.

Mit Blick auf die Kosten ist zu sagen, dass diese erheblich variieren können. Die Datenrettung ist bei SSDs aber meist deutlich teurer als bei herkömmlichen HDDs mit Magnetspeichern (wenn sie überhaupt Aussicht auf Erfolg hat). Manchmal sind einfachere Recovery-Aktionen zwar schon nach einigen Stunden erledigt, kompliziertere Fälle können aber auch Wochen dauern und dementsprechend teuer werden. Man sollte den zu erwartenden Kostenrahmen vor einer Beauftragung mit dem Recovery-Unternehmen abklären und sich gegebenenfalls einen Kostenvoranschlag bzw. ein Festpreisangebot nach einer Anfangsdiagnose zukommen lassen.

Wenn Ihnen die Kosten zu hoch sind, hilft möglicherweise auch eine Recovery-Software. Deren Einsatz kann aber kontraproduktiv sein, wenn auf der SSD weitergearbeitet wird und so auch die algorithmengesteuerte autonome Speicherorganisation wieder aktiv wird. Bei elektronischen Defekten birgt eine weitere Inbetriebnahme natürlich auch gewisse Risiken für eine erfolgreiche Datenrettung. Und natürlich kann man als Recovery-Laie auch Fehler machen.

Besser als jede nachträgliche Datenrettung ist gerade beim Einsatz der komplizierten SSD-Technik eine präventive Datensicherung, bei der Sie systematisch nach der 3-2-1-Regel vorgehen. Am sichersten sind mehrere verteilte Speicherorte und Datenträger, wobei Sie auch eine Cloud einbinden und deren Vorteile nutzen sollten. Professionelle Cloud-Anbieter stellen Ihre Backup-Strategie mit automatisierter Datensynchronisation, mobilem Datenzugriff, redundanter Datensicherung und verschlüsseltem Datentransport auf eine verlässliche Basis.