SSD e NAND
La NAND è una memoria flash non-volatile che può conservare dati anche quando non è connessa a una fonte di energia.
La capacità di conservare i dati anche se non è alimentata rende la NAND un'ottima soluzione per dispositivi portatili, interni o esterni.
I drive USB, SSD e le schede SD utilizzano tutti la tecnologia flash, per dotare di memoria dispositivi quali smartphone o telecamere digitali.
Esistono diversi tipi di NAND e ciò che differenzia i vari tipi è il numero di bit che è possibile archiviare in ogni cella.
I vari tipi di NAND hanno capacità, durata e costi diversi.
Per durata si intende il numero di cicli di P/E (Programme-Erase) che una singola cella flash può sostenere prima di iniziare ad usurarsi.
Un ciclo di P/E consiste nel processo di scrittura e cancellazione di una cella: maggiore è il numero di cicli di P/E che la tecnologia NAND è in grado di sostenere, maggiore sarà la durata del dispositivo.
I tipi più comuni di storage flash NAND sono SLC, MLC, TLC e 3D NAND.
NAND SLC
Pro: massima durata - Contro: costo elevato e ridotta capacità
Le NAND SLC (Single-Level Cell) possono ospitare un solo bit di dati per cella.
Dal momento che ogni cella contiene esclusivamente uno dei due valori 1 o 0, è possibile scrivere e leggere con la massima velocità.
Le NAND SLC rappresentano quindi la soluzione migliore in termini di velocità e durata, grazie ai 100.000 cicli P/E che assicurano una resistenza più prolungata rispetto agli altri tipi di NAND.
Tuttavia, la ridotta densità rende le SLC il tipo di NAND più costoso e per questo meno utilizzato nei prodotti destinati ai consumatori.
Vengono generalmente utilizzate nei server e per altri impieghi di settore che necessitano di velocità e durata.
NAND MLC
Pro: più economiche delle SLC - Contro: più lente e meno resistenti delle SLC
Le NAND MLC (Multi-Level Cell) possono ospitare più di un bit per cella, ma non così tanti, visto che ne può contenere solo 2.
La densità delle MLC è maggiore rispetto a quella delle SLC e ciò amplia la loro potenzialità in termini di capacità.
In effetti le MLC offrono un buon rapporto fra prezzo, prestazioni e durata.
Tuttavia, le MLC sono più soggette agli errori di dati, visti i 10.000 cicli di P/E e pertanto hanno una durata inferiore rispetto alle SLC.
NAND TLC
Pro: elevata capacità e costo minimo - Contro: durata minima
Le NAND TLC (Triple-level cell) possono ospitare 3 bit per cella.
Il maggior numero di bit per cella si traduce in una riduzione dei costi e in un aumento della capacità.
Tuttavia, ciò vuol anche dire che le prestazioni e la resistenza risultano ridotte, per la precisione a soli 3.000 cicli di P/E. Vengono utilizzate in moltissimi prodotti destinati ai consumatori, essendo il tipo di NAND più economico.
NAND 3D
Le NAND 3D sono state una delle principali innovazioni del mercato flash.
I produttori di memorie flash hanno sviluppato le NAND 3D per correggere i problemi riscontrati durante il tentativo di modificare le NAND 2D con l'obiettivo di ottenere livelli di densità maggiori a un costo inferiore.
Nel caso delle NAND 2D, le celle che ospitano i dati sono posizionate in orizzontale, una accanto all'altra.
Ciò significa che la quantità di spazio in cui posizionare le celle è limitato e se si provasse a ridurre la loro dimensione, se ne ridurrebbe anche l'affidabilità.
Pertanto, i produttori di NAND hanno pensato a posizionare le celle in su un diverso piano ed è così che sono nate le NAND 3D, in cui le celle vengono impilate verticalmente.
La maggiore densità di memoria così ottenuta si traduce in una più ampia capacità di storage, senza che ciò comporti un elevato aumento del prezzo.
Le memorie NAND 3D offrono inoltre una maggiore durata e un ridotto consumo energetico.
Nel complesso, le NAND rappresentano una tecnologia di memoria estremamente importanti dal momento che assicurano tempi di scrittura e cancellazione molto veloci a un costo per bit minimo.
La diffusione del settore gaming spinge la tecnologia NAND verso nuovi obiettivi di sviluppo, per riuscire a soddisfare le esigenze di storage in continua crescita degli utenti.
SSD QLC (quad-level cell)
SSD basate su chip 3D NAND di tipo QLC possono risultare teoricamente inferiori alle precedenti soltanto sulla carta.
Le memorie 3D NAND di tipo QLC sono capaci di conservare 16 valori per cella (24 dove 4 sono appunto i bit gestiti) e di conseguenza accrescono del 33% la capacità dei chip rispetto alle versioni TLC (triple-level cell).
I vantaggi di una simile impostazione sono evidenti: maggiore densità, possibilità di creare unità SSD più capienti mantenendo inalterate dimensioni e fattore di forma, costi di produzione inferiore che si traducono in prezzi inferiori per gli utenti finali.
Quali sono i potenziali problemi dei chip QLC?
Ogni cella di memoria conserva un numero variabile di valori: nel caso delle memorie QLC i bit da memorizzare sotto forma di corrispondenti valori di tensione sono quattro; nelle memorie TLC erano tre (per un totale di 8 valori possibili).
I valori di tensione possono essere approssimati: nelle memorie SLC (single-level cell, 1 solo bit memorizzato), il valore 0 si esprime ponendo la tensione nella "finestra" compresa tra 0 e 5 V; il valore 1 è rappresentato con un livello di tensione compreso tra 6 e 11 V.
Conservando più bit e quindi più valori, le "finestre" per le tensioni sono notevolmente più ridotte perché i valori da gestire sono in numero significativamente maggiore.
Con i chip QLC ci si è spinti all'attuale estremo e con il trascorrere del tempo potrebbe non essere semplice recuperare o scrivere con accuratezza i valori corretti agendo sulle tensioni.
i nuovi SSD QLC offrono prestazioni di primo livello e garanzie concrete in termini di durabilità.
Sulla carta gli SSD QLC sono peggiori in termini di prestazioni e affidabilità rispetto ai predecessori: i produttori, tuttavia, sono ben consapevoli dei limiti delle memorie 3D NAND QLC e utilizzano misure appropriate per mitigare le carenze intrinseche: over provisioning, cache RAM, cache SLC e controller avanzati appositamente ottimizzati.
Le NAND QLC sono oggettivamente più lente rispetto alle TLC ma grazie all'utilizzo, come evidenziato in precedenza, di una serie di "attenzioni" la differenza non è così marcata come ci si potrebbe aspettare e come alcuni continuano erroneamente a riportare.
Come indicazione generale, comunque, suggeriamo di non dare troppa importanza alle indicazioni SMART, non solo nel caso delle unità QLC ma anche di quelle facenti uso di altre tipologie di memorie.