A tecnologia por trás dos SSD’s de baixo custo.

A tecnologia por trás dos SSD’s de baixo custo.

Recentemente vários meios de informação noticiaram o lançamento da linha de SSD’s de baixo custo QVO da Samsung (a Intel e outros também lançaram SSD’s com esta tecnologia), com estes novos SSD’s teremos capacidades entre 1 a 4 TB com preços bem acessíveis. Se você visitar a página da Samsung verá que as taxas de leitura e escrita sequêncial são praticamente idênticas da linha EVO 860 e PRO 860. Logo você pode pensar que valerá muito a compra, pois a performance é equivalente com um preço mais atraente.

Todavia é importante notar que este novo disco apresenta a estreia da Samsung com uma nova tecnologia de memória Flash chamada QLC (Quad-Level Cell), basicamente no mundo da tecnologia flash temos SLC (Single-Level Cell), que hoje em dia é raramente utilizada, pois apresenta um custo muito elevado, todavia é a tecnologia que apresenta a melhor performance de escrita e leitura e adicionalmente uma durabilidade muito superior, esta tecnologia é utilizada nos discos de escrita intensa (Write intensive). Na memória Flash SLC cada célula de memória armazena apenas 1 bit. Já a tecnologia MLC (utilizada no Samsung SSD PRO 860), também conhecida como Multi-Level Cell armazena 2 bits por célula e a TLC (Triple-Level Cell) que é utilizada no Samsung EVO 860 permite o armazenamento de 3 bits por célula.

A princípio, o tipo de tecnologia pode não ser preocupante, mas quando se entende a maneira que a memória Flash trabalha, percebe-se que a durabilidade deste novo disco em termo de quantidades de ciclos de programação/apagamento (program/erase) tende a ser menor, pois nessa memória QLC o que diferencia os bits armazenados é uma variação de voltagem (Voltage Treshold ou simplesmente Vth), mais precisamente temos 16 níveis por célula (considerando o nível “Erase”), com um número maior de bits armazenados na mesma célula a mesma será programada/apagada mais vezes, logo será mais utilizada em comparação com as outras tecnologias. Resumindo a quantidade de Terabytes Written (Terabytes escritos ou TBW) será menor (comparando os modelos 860 da Samsung, segundo a informação presente no site oficial para o SSD de 1 TB a linha QVO suporta 360 TBW enquanto o EVO que utiliza TLC suporta 600 TBW na mesma capacidade). A performance real do disco principalmente em leituras e escritas randômicas tende a ser menor. Com um número maior de bits na mesma célula e uma densidade elevada, a taxa de erros tende a aumentar e portanto algoritmos de correção de erros tendem a ser mais complexos e consequentemente demandar mais tempo do controlador durante uma leitura por exemplo. Devemos ter em mente também que mesmo uma leitura provoca perturbações no conteúdo da célula e sua vizinhança, exigindo que o controlador utilize uma combinação de técnicas para manter a confiabilidade dos dados (técnicas como Low-Density Parity Check, Adaptive Code Rates, Bose–Chaudhuri–Hocquenghem Codes e outros).

Neste ponto você deve estar imaginando, não seria mais fácil que todos os SSD’s fossem SLC (Single-Level Cell), assim a durabilidade e a performance seriam as melhores possíveis. Para quem trabalha, já trabalhou ou teve alguma experiência com projeto de circuitos integrados (o meu caso) sabe que um dos fatores determinantes para o preço do semicondutor é a área, logo é fácil entender que quanto mais bits forem armazenados na mesma célula, menor será a área total do chip e consequentemente menor será seu custo. Isto explica a busca incessante por armazenar mais bits por célula. É importante destacar que o número de bits armazenados por célula nada tem a ver com a arquitetura 2D (também conhecida como plana ou planar) ou 3D, nesta última os transistores são montados verticalmente em várias camadas, permitindo uma alta densidade por área. Abaixo temos duas figuras com o corte (vista lateral), a primeira apresenta uma arquitetura plana e a segunda apresenta uma arquitetura 3D (adicionei algumas informações em cores para facilitar o entendimento).

Figura 1: Corte de memória Flash NAND plana.
Figura 2: Corte de memória Flash NAND 3D.

Então em um primeiro momento, a recomendação é avaliar se a durabilidade do SSD é adequada a sua aplicação. Embora este tipo de SSD seja destinado ao mercado doméstico, não é incomum encontrar quem o utilizará no meio corporativo, veja que esta prática não é a indicada, pois o uso corporativo primeiramente exige maior confiabilidade, o volume de dados escritos diariamente tende a ser maior e usualmente o equipamento ficará ligado 24×7.

Consultor veterano na área de Tecnologia da Informação, com passagem em grandes empresas, graduado em Ciência da Computação com especialização em microeletrônica e gestão de projetos, detentor de diversas certificações de mercado (Microsoft, Cisco, Brocade, Vmware, etc.).

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