O que é uma unidade de estado sólido?

Cada chip de memória flash NAND consiste em uma matriz de blocos, também conhecida como grade, e dentro de cada bloco há uma matriz de células de memória conhecidas como páginas ou setores. O número de bits armazenados em cada célula pode variar e essas células são normalmente categorizadas como células de bit único (ou seja, "Single Level Cells" ou "SLC"), células de 2 ou 3 bits (ou seja, "Multi-Level Cells/MLC" e "Triple-Level Cells/TLC"), ou células de 4 bits ("Quad-Level Cells" ou "QLC"). Cada tipo de célula tem seus pontos fortes e fracos. Enquanto as SLCs são conhecidas por sua confiabilidade, altas velocidades e preços elevados, as QLCs têm a vantagem de serem mais acessíveis. Cada grade pode armazenar entre 256 KB e 4 MB. A unidade central de processamento (CPU) atua como o controlador para todas as tarefas de leitura ou gravação na memória. Seu tamanho reduzido e o baixo consumo de energia tornam esses chips ideais para notebooks, tablets e smartphones.

Os SSDs tentam imitar os HDDs com memória sólida não volátil, mas são muito mais rápidos do que os discos rígidos tradicionais ou disquetes. Os HDDs apresentam latência e tempo de acesso inerentes devido aos atrasos mecânicos na rotação do disco e no movimento da cabeça de leitura/gravação. Como os SSDs não têm partes móveis, a latência e o tempo de acesso e armazenamento de dados são muito reduzidos.

De acordo com o Gartner (link externo fora do site ibm.com), as unidades de estado sólido estão emergindo como a plataforma de armazenamento ideal para suportar as cargas de trabalho de dados estruturados alimentadas pela inovação em torno do flash NAND e da tecnologia de memória de classe de armazenamento (SCM). Eles esperam que até 2025 mais de 40% de todas as atividades de administração e suporte de armazenamento de TI no local sejam substituídas por armazenamento gerenciado como serviço, o que representa um aumento em relação aos menos de 5% em 2021.

O armazenamento flash, também conhecido como memória flash, é um tipo de tecnologia de estado sólido que usa chips de memória flash para gravar e armazenar dados. As soluções de armazenamento flash podem variar desde unidades USB a matrizes de nível empresarial. As matrizes all-flash foram projetadas para maximizar e acelerar o desempenho sem as restrições das funções legadas da rede de área de armazenamento (SAN). São mais adequados para ambientes multinuvem e protocolos de armazenamento, como NVMe. Como a maioria dos SSDs modernos baseia-se em flash, o armazenamento flash tende a ser sinônimo de um sistema de estado sólido.

Como o nome indica, as unidades de estado sólido são instaladas dentro de um computador, conectando-se diretamente à placa-mãe. Já os SSDs externos são conectados como HDDs externos, geralmente através de portas USB 3.0, e servem a propósitos semelhantes. Os SSDs internos conectam-se via SATA, IDE e M.2, enquanto os SSDs externos utilizam conexões USB, eSATA e Thunderbolt.

Há dois tipos principais de formatos de SSD:

- mSATA III, SATA III e SSDs tradicionais: embora os SSDs SATA sejam provavelmente os mais comuns, são mais uma tecnologia legada, pois foram projetados com a intenção de serem instalados no lugar de uma unidade de disco rígido. Dito isso, você pode precisar de um adaptador de compartimento ou gabinete, dependendo do seu dispositivo, como um PC de mesa. Embora a facilidade de instalação tenha facilitado a adoção de SSDs, essa interface está em processo de desativação com a introdução de SSDs PCIe e NVMe. Em comparação, os SSDs mSATA III, SATA III e os tradicionais têm limitações em tempos de velocidade, tendo uma taxa de transferência menor em comparação com as versões mais recentes de SSDs do mercado.

- SSDs PCIe e NVMe: formatos mais recentes, como SSDs U.2 e M.2, utilizam um protocolo de interface chamado Nonvolatile Memory Express (NVMe), desenvolvido por empresas do grupo de trabalho NVM Express, como Samsung, Intel e Seagate. A NVMe trabalha com o Peripheral Component Interconnect Express (também conhecido como PCI Express ou PCIe) para proporcionar altas velocidades de transferência de dados, atingindo velocidades de leitura de mais de 3000 MB/s. A latência reduzida torna esse tipo de SSD ideal para gamers e seus Playstations. Esses SSDs geralmente vêm com um dissipador de calor para evitar o superaquecimento.

A história da IBM com o disco rígido remonta aos anos 1950, com o disco rígido IBM 650 RAMAC. Os discos rígidos (HDD) utilizam um disco magnético giratório e uma cabeça de leitura mecânica para manipular dados. Os formatos mais comuns são os discos de 2,5 e 3,5 polegadas, usados em notebooks e desktops, respectivamente. Embora a maioria dos HDDs use a interface SATA, também conhecida como Serial ATA, é possível encontrar conexões Serial Attached SCSI (SAS) ou Fibre Channel para usos especializados.

Ao contrário dos HDDs, as unidades de estado sólido (SSD) não têm partes móveis para retardá-los, por isso os SSDs são muito atraentes devido à alta taxa de transferência. No entanto, os usuários de SSDs tendem a abrir mão da capacidade de armazenamento. Embora haja SSDs de alta capacidade, os usuários pagam valores mais elevados do que pelos HDDs.

Muitas organizações estão adotando uma abordagem híbrida, mesclando a velocidade do flash com a capacidade dos discos rígidos. Uma infraestrutura equilibrada permite às empresas aplicar a tecnologia certa para diferentes necessidades de armazenamento, oferecendo um caminho econômico para a transição dos HDDs legados sem ter que passar completamente para o flash.

- Alto desempenho: as unidades de estado sólido são mais eficientes em termos de velocidade do que os discos rígidos devido ao sistema de memória baseado em flash, o que as torna ideais para executar aplicativos, inicializar o sistema operacional Windows ou Mac e transferir arquivos. Entretanto, à medida que a capacidade de armazenamento diminui, as unidades de estado sólido podem ficar cada vez mais lentas.

- Fácil de usar: os SDDs são fáceis de instalar e não têm peças móveis. O tamanho e o peso também os tornam extremamente portáteis, tornando-os extremamente atraentes para dispositivos móveis populares, como o Mac Book e o iPad.

- Durabilidade e confiabilidade: problemas térmicos causados por altas rotações por minuto (RPM) e desgaste mecânico causam deterioração e degradação dos HDDs ao longo do tempo e criam vulnerabilidades a vibração, quedas e solavancos.

- Número limitado de gravações: a principal desvantagem dos SSDs é que eles têm um número limitado de gravações durante a vida útil. No entanto, técnicas como nivelamento de desgaste e superprovisionamento ajudam os SSDs de categoria corporativa a resistir a muitos anos de uso contínuo.

- Custo: embora o custo por unidade de armazenamento (ou seja, em gigabytes (GB) ou terabytes (TB)) dos SSDs seja mais caro do que os HDDs, o uso de energia dos SSDs é menor. Ao contrário dos HDDs, os SSDs não consomem energia para girar discos a partir do repouso; o projeto do produto ajuda as empresas a economizar em suas contas de energia.