Migliori Hard Disk SSD a meno di 100 euro : guida acquisto, quale SSD comprare Dicembre 2020

SSD è il grande nome nelle soluzioni di archiviazione interna per lo stoccaggio dei consumatori. I suoi vantaggi rispetto ai dischi rigidi classici sono così significativi che il suo utilizzo è diventato standardizzato in tutti i tipi di computer, sia portatili che desktop, dove almeno l’unità principale è basata sulla memorizzazione a stato solido.

Se il loro utilizzo da parte dei produttori in nuove apparecchiature è massiccio, lo stesso si può dire per i rinnovi, dove un disco a stato solido è uno dei migliori aggiornamenti hardware che un utente può fare per migliorare le vecchie apparecchiature. Sia che si sostituisca l’hard disk di un laptop o che si installi un SSD (da solo o insieme ad esso) in un computer desktop, i vantaggi sono tangibili fin dal primo minuto in termini di prestazioni, ma anche in termini di riduzione del rumore, dell’emissione di calore o del consumo, derivati dalla sua base in memoria flash NAND e dall’assenza di parti in movimento.

 

Migliori Hard Disk SSD a meno di 100 euro

Il miglioramento della sua robustezza e resistenza ai guasti nelle ultime generazioni, l’arrivo di nuovi formati più piccoli e veloci e un costante calo dei prezzi, ha aggiunto ulteriori attrazioni per rendere l’SSD il grande standard per l’archiviazione di massa. Le vendite di dischi rigidi classici per lo storage interno diminuiranno del 50% entro il 2020.

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Leggi : Miglior SSD NVMe M.2 di Settembre 2020

 

Un chiaro segno della popolarità degli SSD, ma gli hard disk hanno ancora vita davanti a sé nel mercato enterprise (server e data center) e nel mercato consumer per l’archiviazione esterna, sia che si tratti di un NAS o di un disco esterno, dove possiamo sfruttare i dischi che sostituiamo con gli SSD.

Oggi aggiorniamo la nostra Guida SSD con le ultime novità del quarto trimestre e una selezione dei modelli attuali e dei loro prezzi, rivedendo le loro prestazioni, i formati, le interfacce e tutto ciò che un utente deve sapere su questi tipi di unità.

Nonostante la loro crescente presenza in azienda, c’è ancora una certa confusione sul funzionamento delle SSD e sulle caratteristiche che distinguono un’unità da un’altra. Concetti come i chip NAND, le celle multilivello e le tecnologie a gate galleggiante possono essere alquanto scoraggianti se si pensa ancora in termini di dischi rotanti e bracci attuatori in movimento, componenti che non hanno posto nell’SSD.

Più si capisce come funzionano gli SSD, più è possibile selezionarli, dispiegarli e gestirli in modo efficace all’interno della propria organizzazione. Per aiutarvi in questo processo, questo articolo vi introduce a diversi importanti concetti di SSD in modo da avere un quadro più chiaro dei componenti che entrano in un SSD e di come lavorano insieme per fornire uno stoccaggio affidabile e non volatile.

Come un HDD, un SSD è un dispositivo di memorizzazione non volatile che memorizza i dati indipendentemente dal fatto che sia collegato o meno all’alimentazione. Un HDD, tuttavia, utilizza supporti magnetici per memorizzare i suoi dati, mentre l’SSD utilizza circuiti elettronici integrati per mantenere specifici stati di carica, che a loro volta mappano i modelli di bit di dati.

Gli SSD si basano su tecnologie di memoria flash che consentono di scrivere, leggere e cancellare i dati più volte. La memoria flash è disponibile in due varietà: NOR e NAND. Sebbene ognuna di esse offra vantaggi e svantaggi (lo vedremo più avanti), la NAND è emersa come la tecnologia preferita perché offre tempi di cancellazione e scrittura più rapidi. La maggior parte delle SSD contemporanee sono basate su NAND flash, ed è per questo che è il fulcro di questo articolo.

Un SSD aziendale contiene più chip NAND flash per l’archiviazione dei dati. Ogni chip contiene uno o più die, e ogni die contiene uno o più piani. Un piano è diviso in blocchi, e un blocco è diviso in pagine.

Di questi, i blocchi e le pagine sono la preoccupazione maggiore, non perché li si configuri o li si manipoli direttamente, ma per come i dati vengono scritti, letti e cancellati su un chip NAND.

Una pagina è composta da più celle che contengono ognuna uno o più bit di dati. Un bit di dati è rappresentato da uno stato di carica elettrica, che è determinato dagli elettroni intrappolati tra gli strati isolanti all’interno della cella. Ogni bit è registrato come carico (0) o non carico (1), fornendo la formula binaria necessaria per rappresentare i dati.

I chip NAND flash di oggi utilizzano celle a gate galleggianti o celle a trappola di carica. Fino a poco tempo fa la maggior parte dei NAND flash si basava sulle tecnologie dei cancelli galleggianti, in cui gli elettroni sono intrappolati tra due strati di ossido in una regione chiamata il cancello galleggiante. Lo strato di ossido inferiore è abbastanza sottile da permettere agli elettroni di passare attraverso quando la tensione viene applicata al substrato sottostante. Gli elettroni si muovono all’interno della porta galleggiante durante un’operazione di scrittura e fuori dalla porta galleggiante durante un’operazione di cancellazione.

La sfida con l’approccio del floating gate è che ogni volta che la tensione viene applicata e gli elettroni passano attraverso lo strato di ossido, lo strato si degrada leggermente. Più le operazioni di scrittura e cancellazione sono numerose, maggiore è il degrado, fino a quando alla fine la cella potrebbe non essere più utilizzabile.

Tenete presente, tuttavia, che le tecnologie SSD hanno fatto molta strada, rendendole più affidabili e durevoli, pur essendo in grado di fornire maggiori prestazioni e di memorizzare più dati. Allo stesso tempo, continuano a scendere di prezzo, rendendole molto più competitive.

I fornitori continuano a esplorare nuove tecnologie per continuare a migliorare le SSD. Ad esempio, diversi fornitori si stanno rivolgendo alle tecnologie di ricarica delle trappole nelle loro celle NAND. Le celle trappola di carica sono simili alle celle a gate galleggianti, tranne per il fatto che utilizzano materiali isolanti e metodologie diverse per intrappolare gli elettroni, con il risultato che le celle sono meno suscettibili all’usura. Detto questo, le tecnologie a trappola di carica hanno i loro problemi di affidabilità, quindi nessuno dei due approcci è ideale.

C’è, naturalmente, molto di più delle tecnologie a cancello galleggiante e a carica, ma questo dovrebbe darvi un’idea di ciò che sta succedendo, nel caso in cui vi imbattiate in questi termini. Ma sappiate anche che le tecnologie dei gate sono solo una parte dell’equazione quando si tratta di capire la struttura delle celle NAND.

Infatti, la preoccupazione maggiore quando si valutano le SSD è il numero di bit memorizzati in ogni cella. Oggi gli SSD accettano da uno a quattro bit per cella, con un numero correlato di stati di carica per cella. Si noti che i fornitori stanno lavorando anche su celle a cinque bit a livello di penta-cellula (PLC) a livello di cella a cinque bit.

Purtroppo, quando si inizia a spremere più bit in ogni cella, le prestazioni ne risentono e le celle si consumano più velocemente. Un’unità QLC potrebbe contenere più dati ed essere molto più economica, ma un’unità SLC fornirà le migliori prestazioni e durerà più a lungo, anche se ad un prezzo più alto.

Oltre a spremere più bit per cella, i fornitori hanno anche ridotto le celle per adattarne di più su ogni chip. Anche se ciò aumenta la densità dei dati, questo può portare alla fuoriuscita di cariche elettriche da una cella all’altra, quindi è necessario sfruttare tecniche aggiuntive per evitare la corruzione dei dati e preservarne l’integrità. Ma i fornitori hanno una risposta anche per questo: NAND 3D.

Nell’approccio 3-D, i fornitori si allontanano dalle celle che si restringono e impilano le celle una sopra l’altra a strati, creando chip che possono contenere un numero significativamente maggiore di dati. Se combinata con tecnologie multi-bit come MLC o TLC, la NAND 3D permette di aumentare la densità dei chip oltre ogni limite prima possibile, senza sacrificare l’integrità dei dati. Ad esempio, il chip V-NAND di sesta generazione di Samsung combina tecnologie 3-D e TLC per memorizzare fino a 256 Gb di dati su 136 strati di celle.

I componenti SSD

I chip NAND sono il cuore dell’SSD, che svolge la funzione principale dell’unità di memorizzazione dei dati. Ma un SSD comprende anche diversi altri componenti importanti che lavorano insieme per facilitare le operazioni di lettura, scrittura e cancellazione.

Nonostante le differenze tra gli SSD, tutti includono chip NAND, sono conformi a specifici fattori di forma e standard di interfaccia, e tipicamente forniscono un certo tipo di cache per servire da buffer di memoria. (Tutti i dispositivi di storage enterprise -HDDD e SSD – forniscono una cache volatile integrata.) Un SSD include anche un controller per la gestione delle operazioni dell’unità e un firmware per fornire al controller i set di istruzioni necessarie per eseguire tali operazioni.

Lettura e scrittura dei dati

Come già detto in precedenza, la lettura e la scrittura dei dati avviene a livello di pagina. La lettura dei dati è un’operazione abbastanza semplice. Quando l’unità riceve una richiesta di dati, il controllore individua le celle corrette, determina gli stati di carica e si assicura che i dati vengano restituiti correttamente, utilizzando, se necessario, la memoria tampone. L’intero processo ha poco impatto a lungo termine sull’unità stessa.

La scrittura dei dati è un’operazione di programmazione che imposta i bit di dati allo stato di carica desiderato, un processo orchestrato dal controllore. – La scrittura dei dati su una pagina per la prima volta è semplice quasi quanto la lettura dei dati. Il processo diventa più complesso quando si modificano quei dati, il che richiede che essi vengano prima cancellati e poi riscritti, un processo comunemente chiamato ciclo di programmazione/cancellazione (ciclo P/E).

Durante un tipico ciclo P/E, l’intero blocco contenente le pagine target viene scritto in memoria. Il blocco viene quindi contrassegnato per la cancellazione e i dati aggiornati vengono riscritti in un altro blocco. L’effettiva operazione di cancellazione avviene in modo asincrono per ottimizzare le prestazioni.

Il controllore coordina i processi di cancellazione e di scrittura, utilizzando algoritmi avanzati di gestione dei dati. Anche se deve essere registrata solo una singola modifica su una singola pagina, viene lanciato un intero ciclo P/E. Il blocco viene contrassegnato per la cancellazione e tutti i suoi dati vengono riscritti.

Il controllore cancella il blocco quando è necessario o come parte di un processo di ottimizzazione. Quando si cancella il blocco, il controllore imposta ogni bit in ogni cella su 1. Dopo di che, i dati possono essere scritti in qualsiasi pagina del blocco. Tuttavia, se alcuni bit in una pagina sono impostati a 0, anche se solo uno, l’intera pagina è off-limits per la scrittura dei dati.

Quando un SSD inizia a riempirsi, le operazioni di scrittura e riscrittura diventano più complesse e iniziano a rallentare. Il controllore deve trovare i punti in cui memorizzare i dati, il che può comportare la cancellazione dei blocchi contrassegnati per la cancellazione, lo spostamento e il consolidamento dei dati, o l’esecuzione di più cicli P/E. Quanto più l’unità è piena, tanto più estese sono queste operazioni, motivo per cui le prestazioni possono iniziare a degradarsi man mano che un’unità raggiunge la capacità.

A causa dei numerosi cicli P/E, sull’unità vengono scritti di routine più dati rispetto alla quantità che viene modificata, una caratteristica comunemente chiamata amplificazione di scrittura. Ad esempio, l’aggiornamento di un semplice file di testo di 25 KB può comportare la scrittura di 250 KB di dati, causando un’ulteriore usura delle celle.

Un SSD flash può supportare solo un numero limitato di cicli P/E prima di fallire. Più bit vengono schiacciati in ogni cella, minore è il numero e più veloce è il tempo di guasto. Per esempio, un drive MLC potrebbe supportare fino a 6.000 cicli P/E per blocco, ma un drive TLC potrebbe arrivare al massimo a 3.000.

Quando i cicli P/E iniziano a sommarsi, le celle iniziano a fallire. Per questo motivo, le unità SSD impiegano diverse strategie per estendere la durata di vita di un’unità, garantire l’affidabilità e mantenere l’integrità dei dati, tra cui:

Livellamento dell’usura: Un’operazione basata sul controllore per distribuire uniformemente i cicli P/E sui chip NAND per evitare che le celle si guastino prematuramente.
Comando TRIM: Un comando del sistema operativo per consolidare lo spazio libero di un’unità e cancellare i blocchi contrassegnati per la cancellazione, che può migliorare le prestazioni e ridurre al minimo l’applicazione di scrittura.
Over-provisioning: Spazio extra del drive riservato ai processi di gestione come il livellamento dell’usura e per ridurre l’amplificazione extra di scrittura che si verifica quando un drive diventa troppo pieno.
Caching: un processo di memorizzazione dei dati in memoria per aumentare le prestazioni e, se utilizzato in modo efficace, ridurre al minimo i cicli P/E.
Codice di correzione degli errori (ECC): Un processo per controllare i dati alla ricerca di errori e poi, se necessario, correggere tali errori.

Un SSD può anche incorporare strategie per migliorare le prestazioni. Ad esempio, le unità flash implementano la raccolta dei rifiuti, un processo in background per spostare, consolidare e cancellare i dati. Si discute se la “raccolta dei rifiuti” aggiunga l’amplificazione della scrittura o la riduca. Dipende da come vengono implementate le operazioni di garbage collection e dalla qualità degli algoritmi utilizzati per effettuare queste operazioni.

Gli aggiornamenti del firmware SSD potrebbero anche affrontare problemi di prestazioni, affidabilità e integrità, insieme ad altri tipi di problemi. Ogni volta che si installa un nuovo SSD, uno dei primi passi da fare è assicurarsi di eseguire l’ultimo firmware. Queste non sono necessariamente le uniche tattiche che un’unità impiegherà, ma rappresentano alcune delle più comuni.

Tenete presente, tuttavia, che le tecnologie della memoria si stanno rapidamente evolvendo, con una certa ridefinizione del modo in cui pensiamo alla memoria e all’archiviazione. Ad esempio, un’unità Intel Optane può memorizzare dati come NAND ma operare quasi alla stessa velocità di DRAM, colmando il divario tra memoria tradizionale e memoria tradizionale. Se Optane o una tecnologia simile sostituirà il flash è ancora da vedere, ma senza dubbio qualcosa lo farà, a quel punto avremo una discussione molto diversa.

Come funziona un Hard Disk SSD

Per capire perché queste unità sono così utili, è importante capire come funziona l’architettura di memoria di un computer e ciascuna delle sue parti: la cache, la RAM e l’unità di archiviazione di massa. La cache è l’unità di memoria più interna, mentre la RAM è il punto intermedio. L’unità di memorizzazione è il luogo in cui vengono memorizzati tutti gli altri dati che necessitano di persistenza e dove vengono memorizzati i dati del sistema operativo, le applicazioni, i giochi, i file di configurazione e tutti i file degli utenti, i documenti, i video o la musica.

C’è una grande differenza di prestazioni tra i tre. La memoria cache è molto veloce, ma di bassa capacità. Anche la RAM funziona a velocità di nanosecondi, ma è molto costosa e la sua capacità è limitata. Al contrario, un disco rigido tradizionale funziona a velocità di millisecondi. Di conseguenza, il sistema di archiviazione ha rappresentato un grosso collo di bottiglia per le prestazioni dell’intero PC. Ed è qui che entra in gioco l’SSD molto più veloce, riducendo significativamente i tempi di caricamento dei programmi e dei processi, facendo sentire il computer molto più veloce.

Gli SSD o “unità a stato solido” hanno lo stesso scopo di un disco rigido: memorizzare dati e file per un uso a lungo termine. La differenza è che le moderne SSD (dal 2010) utilizzano un tipo di memoria flash (simile a quella utilizzata nella RAM) ma a differenza di queste si basano su porte NAND che non cancellano i dati ogni volta che il computer viene spento. I dati in un SSD persistono anche quando non ha energia. Trattandosi di memorie non volatili, non richiedono alcun tipo di alimentazione costante o batterie per evitare di perdere i dati memorizzati, anche in caso di blackout improvvisi.

 

Guida SSD: formati, interfacce, modelli e prezzi

Rispetto ad un tipico disco rigido con piastre magnetiche, giradischi e ago di lettura, la struttura di un SSD cambia completamente. Non ha parti meccaniche o in movimento e utilizza un sistema di celle elettriche per inviare e ricevere dati rapidamente. Di conseguenza, e in aggiunta ad altri vantaggi, anche gli SSD con le prestazioni più basse offrono prestazioni di trasferimento dati tre volte superiori a quelle di un disco rigido.

 

Formati SSD

Il formato più popolare e versatile è quello che utilizza gli stessi standard dei dischi rigidi, 2,5 pollici. Se avete intenzione di montarlo su un portatile dovete assicurarvi che la sua altezza sia supportata, perché ci sono unità di 9,5 mm e 7 mm di spessore. Per i computer desktop, è possibile utilizzare tutti quelli esistenti. È possibile utilizzarle così come vengono consegnate, anche se l’ideale è acquistare un adattatore da 3,5 pollici per un migliore montaggio su una torre per PC.

Il secondo formato più importante da valutare è il cosiddetto M.2, con vantaggi in termini di dimensioni, peso e consumo rispetto a quelli che utilizzano i 2,5-3,5 pollici standard con dimensioni di 80 x 22 e 3,5 mm. Una variante è mSATA, ancora più piccola con dimensioni di 50,8 mm x 29,85 mm x 4,5 mm, ma meno supportata. Tra i suoi svantaggi, possiamo citare un costo leggermente più alto e una minore versatilità, poiché non tutte le schede madri lo supportano. La sezione delle prestazioni è identica alle precedenti se usano SATA, anche se è molto più alta quando si usa PCIe, come vedremo più avanti. È il formato che si sta imponendo e che si raccomanda di utilizzare nelle nuove schede che lo supportano.

Un terzo formato che possiamo trovare per i computer desktop è il tipo di scheda direttamente punzonata in uno slot PCI sulla scheda madre. Questo formato comprende le unità che montano i loro chip direttamente sulla scheda o se la scheda viene utilizzata come accessorio per poter montare il precedente M.2 su schede che non hanno un connettore specializzato.

 

Interfacce SSD

Un altro elemento distintivo quando si acquista un SSD è il bus di collegamento a cui sono collegati. Le unità da 2,5-3,5 pollici si collegano all’interfaccia SATA (non comprate nulla che non supporti SATA-III – 6 Gbps), mentre M.2 può collegarsi sia a SATA che a PCIe. Questi ultimi sono i più diffusi e fanno la differenza in termini di prestazioni.

Tuttavia, non tutte le SSD offrono le stesse prestazioni anche sotto lo stesso bus di collegamento, derivato dalle memorie utilizzate e soprattutto dal loro controllore. L’utente che acquista un SSD oggi non dovrebbe accontentarsi di meno di un’unità che non raggiunge i 500 Mbyte al secondo su SATA sia in lettura che in scrittura. Ci sono SSD molto economici che abbassano questi dati soprattutto per iscritto. Evitateli, non ne vale la pena.

Gli M.2 che utilizzano PCIe sono le unità più veloci che si trovano nello storage a stato solido di consumo. Utilizzano l’interfaccia nativa PCI-e per aumentare le loro prestazioni fino a un massimo teorico di cinque volte superiore a quello delle unità a stato solido collegate a SATA e quindici volte superiore a quello dei dischi rigidi. Anche se inizialmente il prezzo era proibitivo per il consumo di massa, il divario rispetto a SATA si è ridotto drasticamente, come vedrete nella guida all’acquisto di SSD alla fine. Se ve lo potete permettere, non esitate, il futuro dell’archiviazione su PC è nelle loro mani.

Vale anche la pena di sapere che la nuova generazione di SSD M.2 PCIe supporta lo standard NVM Express, progettato da zero per sfruttare la bassa latenza e il parallelismo delle SSD PCI Express, fornire prestazioni spettacolari e rendere l’unità avviabile, consentendo di fare completamente a meno di altre unità di storage. Se si acquista questo tipo di SSD per sostituire completamente un disco rigido, assicurarsi che la scheda supporti o possa essere aggiornata per supportare il protocollo NVM e rendere l’unità avviabile. Altrimenti non è possibile utilizzarlo come unità principale per l’installazione del sistema operativo, ma è possibile utilizzarlo per la memorizzazione dei dati.

 

Capacità di memorizzazione SSD

C’è un’importante differenza tra il modo in cui un SSD e un HDD gestisce i dati. Un SSD scrive i dati in pezzi chiamati “pagine”. Un gruppo di pagine viene chiamato blocco e per scrivere nuovi dati in un blocco occupato, l’intero blocco deve essere prima cancellato. Per evitare la perdita di dati, tutte le informazioni del blocco devono essere prima spostate in un’altra posizione prima che il blocco possa essere cancellato. Una volta che i dati sono stati spostati e il blocco è stato cancellato, solo allora può essere scritto.

Questo processo è quasi istantaneo ma richiede spazio vuoto per funzionare correttamente. Se non c’è abbastanza spazio libero il processo perde efficienza e rallenta. Commentiamo questa sezione tecnica perché influisce sulla capacità quando acquistiamo un SSD. Per la massima efficienza dovremmo lasciare libero circa il 20% dell’unità.

Ecco perché attualmente consigliamo di acquistare un’unità di almeno 250GB se si desidera installarla in un portatile per sostituire l’hard disk installato. Eviteremmo i drive da 128 e 64 Gbyte, tranne se il budget è critico o se il laptop ha il doppio dello spazio di installazione e vogliamo combinare SSD con un hard disk. Oppure PCIe M.2 SSD e SATA SSD, possibile su molti portatili e su tutti i nuovi desktop.

In un PC desktop le esigenze di capacità di memorizzazione sono più elevate sia che si sostituiscano tutti i dischi rigidi (costosi ma più efficaci) sia che si faccia coesistere l’SSD (come prima unità di avvio del sistema e delle applicazioni) con i dischi rigidi installati. Le possibilità sono molto ampie.

Il montaggio di un SSD a bassa capacità e a basso prezzo che funziona a fianco del disco rigido è una buona opzione per non spendere troppo. Se il vostro budget è maggiore e volete il meglio, potete optare per l’SSD completo. Le unità da 1, 2 e 4 Tbyte sono già comuni; Fixstars ha in vendita modelli da 6 Tbyte; SanDisk o Samsung venderanno quest’anno 8 unità da 8 Tbyte, così come Intel di Micron offrirà modelli da 10 Tbyte.

 

Quanto dura un SSD?

Nonostante i loro componenti meccanici, i dischi rigidi sono ancora la “norma” in termini di durata delle unità di memorizzazione, da cui il loro uso massiccio nei data center 24/7 dove l’affidabilità viene prima di tutto. Inoltre, richiedono test e certificazioni che possono durare mesi e finora l’afflusso di SSD è stato piuttosto timido.

A differenza dei dischi rigidi, le SSD non hanno parti mobili, il che dà loro un grande vantaggio in termini di guasti meccanici. Al contrario, le SSD sono più soggette a interruzioni di corrente mentre l’unità è in funzione, causando la corruzione dei dati o addirittura il guasto totale del dispositivo. Inoltre, i blocchi di memoria di un SSD hanno un numero limitato di operazioni di scrittura.

Fortunatamente, le nuove generazioni hanno apportato enormi miglioramenti in termini di affidabilità. Tutte le SSD includono ulteriori celle di memoria libere in modo che quando le altre falliscono non perdano capacità, riallocando i settori danneggiati. I test di resistenza hanno confermato questa maggiore affidabilità con alcune serie di unità sopravvissute dopo aver superato un test di scrittura di oltre 2 petabyte. Un’enorme quantità di dati che un utente in condizioni reali (uso normale) impiegherebbe decine di anni per completare

Va notato che nelle ultime generazioni di SSD, i produttori stanno scommettendo sulla memoria flash NAND TLC, livello triplo per cella, e QLC o quad core per cella sarà il prossimo. Questa tecnologia aumenta la densità di memorizzazione e riduce i costi, ma riduce la resistenza dei formati precedenti come MLC e soprattutto SLC, Single-Layer Cell, che memorizza solo un bit per cella e non si vede nel mercato consumer.

Per compensare questo, i migliori produttori hanno aumentato la garanzia a 5 anni sulle unità di consumo, mentre ci sono modelli professionali con una garanzia fino a 10 anni. La vita media ufficiale di un SSD è stimata tra i 5 e i 7 anni.

Tutti i grandi produttori (Samsung, Kingston, OCZ-Toshiba, SanDisk-WD, Crucial, Seagate…) ci offriranno modelli interessanti, variegati nei formati, nelle prestazioni e nella capacità. E, la buona notizia continua per quanto riguarda il suo costo, a prezzi più convenienti rispetto al mese di gennaio dove abbiamo aggiornato per l’ultima volta questa guida perché il prezzo dell’SSD è sceso a livelli storici: circa 10 centesimi al GB e meno.

 

Quali sono le differenze tra SSD e l’Hard Disk CLASSICO?

È una domanda comune. Un disco a stato solido non ha parti mobili rispetto ad un disco rigido che ha due componenti principali:

Un motore mandrino per ruotare uno o più strati di piastre.
Un attuatore per spostare una “testina” di lettura/scrittura sui piatti
Un disco a stato solido è fatto interamente di componenti a semiconduttori, quindi la resistenza agli urti e alle vibrazioni è significativamente migliore rispetto al disco rigido. Altri attributi SSD superiori sono il minor consumo di energia e le migliori prestazioni, specialmente su piccoli blocchi di dati. Gli hard disk sono ancora sul mercato perché possono offrire capacità più elevate ad un prezzo inferiore rispetto agli SSD.

 

A cosa serve un disco a stato solido?

Un disco a stato solido viene utilizzato per fornire migliori prestazioni e/o un minore consumo di energia rispetto a un disco rigido in un sistema informatico esistente. Viene utilizzato anche per nuovi progetti di computer o sistemi embedded che richiedono dimensioni fisiche più piccole, rimovibilità, minore potenza, prestazioni più elevate e/o prezzo assoluto più basso se è richiesta una bassa capacità. C’è una tendenza crescente nel mercato dei laptop ad installare SSD al posto dei dischi rigidi. Si tratta di una tendenza in rapida crescita, già 2 o 3 anni fa erano difficilmente utilizzati nei computer portatili e nelle apparecchiature preassemblate

Come funzionano gli azionamenti a stato solido?

Un’unità a stato solido emula un disco rigido in un computer host o in un sistema embedded. Lo fa con un controller appositamente progettato che ha la stessa interfaccia elettrica di un hard disk. In molti casi, ha esattamente lo stesso connettore e lo stesso fattore di forma fisica del disco rigido.

Altri circuiti di controllo gestiscono la memoria flash NAND che memorizza i dati SSD. Mentre la funzione di controllore sembra relativamente semplice, ci sono molti problemi dietro le quinte con la gestione della NAND flash e richiede una grande pianificazione per creare un controllore SSD affidabile.

 

il ruolo della NAND Flash

NAND Flash è ovunque intorno a noi – nei nostri smartphone, nei televisori moderni e nei computer e tablet delle nostre case e degli uffici. Si trova anche all’esterno, in ogni tipo di attrezzatura, dai semafori ai pannelli pubblicitari digitali, ai sistemi di annuncio dei passeggeri e ai display. Tutto ciò che ha l’intelligenza artificiale (IA) e deve conservare i dati, probabilmente contiene NAND Flash.

NAND Flash è disponibile in diversi gradi: industriale e di consumo. Ci sono differenze significative tra NAND di grado industriale e di consumo, quindi è importante considerare gli impatti che queste differenze hanno sull’affidabilità, la resistenza, la conformità e il costo totale di proprietà (TCO) prima di selezionare la NAND Flash adatta allo scopo nella vostra applicazione.

Processo di produzione

Il modo in cui viene realizzato NAND Flash può avere un esito fondamentale sulle caratteristiche prestazionali.

NAND Flash passa attraverso oltre 800 diversi processi di produzione e ci vogliono circa 30 giorni per produrre un solo wafer (che è grande quanto una pizza di grandi dimensioni, tipicamente di 300 mm di diametro, vedi immagine sotto). Le fabbriche NAND o ‘FABS’ sono enormi, funzionano 24 ore su 24, 7 giorni su 7, 365 giorni all’anno per la massima efficienza e sono 100 volte più pulite delle sale operatorie ospedaliere. I FABS possono realizzare diversi tipi di NAND Flash (SLC, MLC, 3D – per saperne di più vedi sotto) e sono disponibili in diverse dimensioni. Alcuni dei più grandi FABS possono produrre oltre 100.000 wafer al mese.

Una volta che il wafer viene diviso, o tagliato in chip separati, questi vengono analizzati e classificati come 1,2,3 o 4, di cui 1 è la qualità più alta. I chip vengono poi spediti a un fornitore, come Kingston Technology, che utilizza la NAND nei propri prodotti.

Tipi di NAND Flash

In termini più semplici, i dati memorizzati su NAND Flash sono rappresentati da cariche elettriche che vengono memorizzate in ogni cella NAND. La differenza tra la cella a livello singolo (SLC) e la cella a livello multiplo (MLC) NAND è nel numero di bit che ogni cella NAND può memorizzare contemporaneamente. La NAND SLC memorizza solo 1 bit di dati per cella. Come i loro nomi implicano, la NAND MLC a 2 bit memorizza 2 bit di dati per cella e la NAND MLC a 3 bit memorizza 3 bit di dati per cella. La MLC a 3 bit è denominata Triple-Level Cell (TLC) e Quadruple-Level Cell (QLC). Minore è il numero di bit per cella, minore è la capacità, ma i dati vengono scritti e recuperati più velocemente e il chip NAND ha un livello di resistenza più elevato, quindi durerà molto più a lungo. In sintesi, la SLC è la più veloce e ha la più alta resistenza ma capacità inferiore (tipicamente fino a 64GB). Il TLC è molto più lento, con bassa resistenza, ma ha una soglia di capacità molto più alta.

C’è un nuovo attore nel mercato NAND Flash, 3D NAND. Anche se il concetto di 3D NAND non è nuovo (è in circolazione da quasi un decennio), si è fatto strada nel mercato solo in grande stile negli ultimi due anni. Si tratta probabilmente del più grande sviluppo di NAND dalla sua nascita negli anni ’80, ma far funzionare il 3D NAND in modo coerente è stato un problema. Tuttavia, queste sfide sono state ora superate e 3D NAND sarà senza dubbio il NAND Flash scelto per gli anni a venire.

In termini profani, 3D NAND è l’accatastamento di chip di memoria uno sopra l’altro. Alcuni produttori lo chiamano V (per verticale) NAND. Lo scopo di questa NAND è quello di rendere le applicazioni e i dispositivi più veloci ed efficienti, di contenere più informazioni e di utilizzare meno energia. La prima azienda a lanciare la NAND 3D è stata Samsung, un nome familiare e di gran lunga il più grande produttore di NAND Flash al mondo, con oltre il 40% del mercato globale della NAND.

Far funzionare 3D NAND in modo coerente con ampie temperature di esercizio (da -40°C a 85°C) è stata una sfida per alcuni produttori che riforniscono i mercati industriali. La temperatura di funzionamento standard da 0°C a 70°C è adeguata per i consumatori, i luoghi di lavoro, i server e i data center, ma per le applicazioni che lavorano in ambienti difficili o in luoghi remoti questa gamma di temperature non è sufficiente. I fornitori di storage industriale hanno ora avuto il tempo di analizzare e testare la NAND 3D al punto che funziona costantemente in ampie temperature di funzionamento ed è ora disponibile per applicazioni industriali.

Differenze tra i tipi di NAND Flash

Ci sono pro e contro per ogni tipo di NAND Flash. SLC contiene meno dati ma è molto veloce e ha la massima resistenza. È, tuttavia, la più costosa. Altri tipi di NAND possono contenere più dati e sono più economici ma hanno livelli di resistenza molto più bassi e spesso sono più lenti. Quindi, quando si decide quale NAND flash è adatto per un’applicazione, è importante considerare attentamente queste caratteristiche e il loro impatto sulle prestazioni dell’applicazione.

Probabilmente il principale elemento di differenziazione tra i tipi NAND è il ciclo di durata o di cancellazione del programma (P/E). A causa del modo in cui funziona la memoria Flash NAND, è necessario che una cella venga cancellata prima di poterla scrivere. Il processo di cancellazione e poi di scrittura di una cella è chiamato ciclo P/E. Ogni volta che una cella viene cancellata è danneggiata o consumata, quindi c’è una vita intera per ogni cella. Questo è esacerbato dal trucco di NAND Flash. Una cella può essere cancellata solo come blocco e viene scritta come pagina. La dimensione di ogni blocco e pagina è dettata dal design del chip NAND Flash, ma un blocco è composto da molte pagine. Se le informazioni in una cella cambiano, vengono scritte in una cella diversa e i vecchi dati sono contrassegnati come “pronti per la cancellazione”. Poi, i dati “buoni” di un blocco vengono spostati altrove e l’intero blocco viene cancellato.

Quindi, spesso, anche se i dati in una cella non cambiano, passano comunque attraverso un ciclo P/E. Le celle vengono indossate nel modo più uniforme possibile utilizzando la tecnologia di livellamento dell’usura. L’intero processo aumenta il numero di cicli P/E e garantisce che la NAND Flash non si riempia di dati ridondanti. La durata dell’apparecchio è definita come resistenza ed è proporzionale ai cicli P/E della NAND Flash. Ricordate prima la memorizzazione di bit di dati in ogni cella?

Nel confrontare i diversi tipi di NAND i tipici cicli P/E sono i seguenti:

SLC 60.000
MLC da 1.500 a 3.000 (resistenza inferiore per il consumatore/alto per l’industria)
3D TLC da 500 a 3.000 (resistenza inferiore per il consumatore/alto per l’industria)

Come si può vedere, c’è una notevole differenza nella resistenza della NAND e la scelta del tipo sbagliato avrà un impatto sulle prestazioni dell’applicazione.

3D XPoint (pronunciato cross point) è un nuovo tipo di memoria sviluppato congiuntamente da Intel e Micron. Intel e Micron hanno sostenuto che il 3D XPoint sarebbe fino a 1.000 volte più veloce e avrebbe una resistenza fino a 1.000 volte superiore rispetto alla NAND Flash, oltre ad avere una densità di memoria 10 volte superiore a quella della memoria convenzionale. I primi prodotti sono certamente più veloci e più durevoli della NAND e più densi di memoria convenzionale, ma non hanno ancora vissuto appieno queste affermazioni.

Il 3D XPoint si trova nella gamma di prodotti Optane di Intel che sta gradualmente filtrando nel mercato dei desktop e dei laptop.

Colmare il divario con la modalità SLC

La modalità SLC è un ibrido di 2 bit per cella MLC che utilizza un firmware intelligente per emulare gli stati di memorizzazione di SLC. Ciò si traduce in una maggiore resistenza su MLC (20-30K cicli P/E) a solo una frazione del costo rispetto a SLC. Per le applicazioni industriali in cui il costo e l’affidabilità sono di pari importanza, ciò offre una buona via di mezzo. Sul mercato, la modalità SLC è spesso indicata come pSLC e alcuni produttori hanno un proprio marchio, come iSLC e aMLC, ma essenzialmente sono tutti la stessa cosa.

Differenze tra NAND di grado consumer & industriale

La NAND di grado industriale è tipicamente SLC, modalità SLC, e MLC e, fino a poco tempo fa, TLC 3D. Il grado industriale è altamente personalizzabile e funziona con ampie temperature di esercizio tra -40°C e 85°C ed è utilizzato nei settori aerospaziale, della difesa, dei trasporti, medico, marittimo, dell’energia e dell’infotainment, per citarne solo alcuni.

Il grado consumer non può essere personalizzato e funziona a temperature comprese tra 0°C e 70°C. Si trova tipicamente nei telefoni, nei computer portatili, nei tablet, nei PC e nei televisori.

3D NAND è uno sviluppo enorme e senza dubbio ha i suoi vantaggi. Ma è davvero ideale per applicazioni industriali? La risposta è che dipende davvero da ciò per cui viene utilizzata.

Man mano che il 3D NAND diventa sempre più diffuso nei settori industriali, c’è una certa preoccupazione che la produzione di SLC e MLC cesserà, per cui gli ingegneri stanno cercando di passare alla tecnologia 3D NAND come risultato. SLC e MLC non scompariranno da un giorno all’altro, infatti, la domanda e l’offerta sono ancora forti per entrambe, date le loro caratteristiche di prestazione uniche e gli attributi di personalizzazione.

Non c’è certamente la necessità immediata di passare alla tecnologia 3D NAND in quanto la tecnologia è ancora relativamente nuova per il mercato industriale e si evolverà nei prossimi anni in quanto i produttori industriali specializzati, come Innodisk e ATP Electronics, spingono i confini di questa tecnologia. Vale certamente la pena di considerarla insieme ai prodotti SLC e MLC, ma si colloca nella fascia più bassa dello spettro dei prezzi, della resistenza e delle prestazioni.

Ultimo aggiornamento 2020-12-01 / Link di affiliazione / Immagini da Amazon Product Advertising API

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