Wird NAND-Speicher langsamer, je heißer er wird? Die kurze Antwort lautet: Ja, das kann passieren, allerdings nicht unbedingt aus dem Grund, den man zunächst vermuten würde. USB-Sticks, SD-Karten, microSD-Karten und M.2-SSDs erzeugen während des Betriebs Wärme. Steigen die Temperaturen zu stark an, kann die Schreibgeschwindigkeit abnehmen, manchmal sogar erheblich. Allerdings liegt diese Verlangsamung meist am Flash-Controller und nicht am NAND-Speicher selbst.
Warum Hitze die Schreibgeschwindigkeit verringern kann
Moderne Flash-Speichergeräte verwenden einen Controller, der die Datenübertragung, die Programmierung des NAND-Speichers, die Fehlerkorrektur und weitere Hintergrundprozesse steuert. Bei kontinuierlichen Schreibvorgängen verbrauchen sowohl der Controller als auch der NAND-Speicher Strom und erzeugen dabei Wärme. Erreicht das Gerät eine bestimmte Temperaturschwelle, reduzieren manche Controller gezielt ihre Leistung, um eine Überhitzung zu verhindern. Dieser Vorgang wird als thermische Drosselung (Thermal Throttling) bezeichnet.
M.2-NVMe-SSDs sind aufgrund ihrer hohen Übertragungsgeschwindigkeiten und ihres Stromverbrauchs besonders anfällig dafür. Bei USB-Sticks, insbesondere bei schnelleren USB-3.x-Modellen, kann ein ähnliches Verhalten auftreten. Auch SD- und microSD-Karten können bei länger andauernder hoher Belastung langsamer werden. Wie die Temperatur geregelt wird, hängt allerdings stark vom Hersteller und vom jeweiligen Controller-Design ab.
Interessanterweise wird NAND-Speicher nicht automatisch langsamer, nur weil seine Temperatur steigt. Bestimmte Eigenschaften bei der Programmierung von NAND-Speicherzellen können sich bei höheren Temperaturen sogar verbessern. Der Leistungsverlust, den Anwender beobachten, entsteht häufig dadurch, dass der Controller die Wärmeentwicklung reguliert, und nicht dadurch, dass der NAND-Speicher selbst grundsätzlich langsamer arbeitet.
Wann übermäßige Hitze auf ein Herstellungsproblem hindeutet
Nicht jeder heiße USB-Stick wird durch eine normale thermische Drosselung beeinflusst. Schlechte Lötverbindungen, defekte USB-Steckverbinder, elektrische Kurzschlüsse, ineffiziente Spannungsregler oder ein unzureichendes Leiterplattendesign können ebenfalls übermäßige Wärme erzeugen. Manche USB-Sticks werden so heiß, dass man sie kaum noch anfassen kann, selbst wenn sie gerade keine besonders anspruchsvollen Aufgaben ausführen.
Auch die Qualität der verwendeten Komponenten spielt eine Rolle. Preisgünstigere USB-Sticks können weniger effiziente Controller, kostengünstige Spannungsregler oder Leiterplattendesigns mit eingeschränkter Wärmeableitung verwenden. Schlechte Lötarbeiten und eine uneinheitliche Fertigungsqualität können zusätzliche elektrische Probleme verursachen. Günstige Komponenten führen zwar nicht automatisch zu höheren Temperaturen, doch eine ungünstige Auswahl der Bauteile und eine mangelhafte Verarbeitung können zu übermäßiger Wärmeentwicklung, instabilen Schreibgeschwindigkeiten und einem vorzeitigen Ausfall des Geräts beitragen.
Die Stelle, an der sich die Wärme entwickelt, kann wertvolle Hinweise auf die zugrunde liegende Ursache liefern.
| Wo die Wärme festgestellt wird | Mögliche Erklärung |
|---|---|
| Heiß am USB-Steckverbinder | Möglicherweise erhöhter Kontaktwiderstand, Beschädigung des Steckverbinders oder ein Problem mit der Stromversorgung. |
| Heiß im Bereich des Controllers | Normaler Betrieb bei hoher Leistung, übermäßiger Stromverbrauch des Controllers oder ein defektes Bauteil. |
| Heiß im Bereich des NAND-Speichers | Andauernde Programmiervorgänge, konzentrierte Wärme von benachbarten Bauteilen oder ein Problem mit dem thermischen Design. |
| Heiß im Leerlauf | Verdächtiger als eine Erwärmung bei kontinuierlichen Schreibvorgängen. Kann auf einen ungewöhnlich hohen Stromverbrauch oder eine defekte Schaltung hinweisen. |
Diese Beobachtungen liefern Hinweise für die Fehlersuche, sind aber kein eindeutiger Beweis für einen Defekt. Ein warmer USB-Steckverbinder bedeutet nicht automatisch, dass bei der Herstellung etwas schiefgelaufen ist. Genauso wenig muss ein heißer Controller zwangsläufig auf einen Ausfall hindeuten.
Hitze ist nicht der einzige Grund, warum Flash-Speicher langsamer wird
Eine weitere häufige Ursache für sinkende Schreibleistung ist ein erschöpfter SLC-Cache. Viele Flash-Speichergeräte schreiben Daten zunächst vorübergehend in einen schnelleren Cache-Bereich, bevor sie diese in einen NAND-Speicher mit höherer Speicherdichte verschieben. Sobald dieser Cache voll ist, kann die Schreibgeschwindigkeit deutlich einbrechen, selbst wenn die Temperaturen des Geräts weiterhin innerhalb des normalen Betriebsbereichs liegen.
Genau deshalb kann ein USB-Stick oder eine M.2-SSD zunächst mit beeindruckender Geschwindigkeit Dateien kopieren und dann nach einigen Minuten deutlich langsamer werden. Die Ursache kann eine thermische Drosselung, ein erschöpfter Cache oder eine Kombination aus beidem sein.
Fazit
Höhere Temperaturen können die Schreibleistung von USB-Sticks, SD-Karten, microSD-Karten und M.2-SSDs verringern. Hitze macht NAND-Speicher jedoch nicht automatisch langsamer. Das Verhalten des Controllers, das thermische Design, die Fertigungsqualität und der verfügbare Schreibcache beeinflussen gemeinsam das Ergebnis.
Dass sich ein Speichergerät bei intensiver Nutzung erwärmt, ist grundsätzlich normal. Wird ein Gerät jedoch extrem heiß, insbesondere im Leerlauf, sollte man genauer hinsehen. Wenn sich ein USB-Stick ungewöhnlich stark erhitzt und kaum noch anfassen lässt, sollte man ihn vom Computer trennen und die Ursache untersuchen, bevor man ihn weiterverwendet.
