Qu'est-ce qu'une unité SSD ?

Découvrez comment la technologie à semi-conducteurs transforme le stockage avec une mémoire flash ultrarapide.

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Qu'est-ce qu'une unité SSD ?

Une unité à semi-conducteurs (SSD) est un périphérique de stockage à base de semi-conducteurs, qui utilise généralement une mémoire flash NAND pour enregistrer des données persistantes. Chaque puce de mémoire flash NAND se compose d'une matrice de blocs, également appelée grille, et chaque bloc contient un réseau de cellules de mémoire, appelées pages ou secteurs. Le nombre de bits stockés dans chaque cellule peut varier, et ils sont généralement classés comme des cellules à un seul bit (c'est-à-dire « Cellules à un seul niveau » ou « SLC »), cellules à 2 et 3 bits (c'est-à-dire « Cellules multiniveaux/MLC » et « Cellules à trois niveaux/TLC ») ou cellules à quatre bits (« QLC » ). Chaque type de cellule a aussi ses forces et ses faiblesses. Alors que les SLC sont connues pour leur fiabilité, leurs vitesses élevées et leurs prix, les QLC ont l'avantage d'être plus abordables. Chaque grille peut stocker entre 256 Ko et 4 Mo. L'unité centrale de traitement (CPU) agit en tant que contrôleur pour toutes les tâches de lecture ou d'écriture dans la mémoire. Elles sont idéales pour les ordinateurs portables, les tablettes et les smartphones en raison de leur taille et de leur faible consommation d'énergie.  

Les unités SSD tentent d'imiter les disques durs en utilisant une mémoire à semi-conducteurs non volatile, mais elles sont beaucoup plus rapides que le disque dur traditionnel ou la disquette.  Les disques durs ont une latence et un temps d'accès inhérents causés par des retards mécaniques dans la rotation du plateau et le mouvement de la tête de lecture/écriture. Les unités SSD étant dépourvues de pièces mobiles, la latence et le temps d'accès et de stockage des données sont considérablement réduits.

Selon Gartner (lien externe à ibm.com), les unités SSD sont en train de devenir la plateforme de stockage incontournable pour prendre en charge les charges de travail de données structurées, en raison des innovations portant sur la technologie flash NAND et la mémoire de classe de stockage (SCM). En 2021, moins de 5 % des activités d'administration et de support du stockage informatique sur site sont remplacées par le stockage sous forme de service, et Gartner s'attend à ce que ce chiffre passe à 40 % d'ici 2025.

Stockage flash

Le

stockage flash, également connu sous le nom de mémoire flash, est un type de technologie à semi-conducteurs qui utilise des puces de mémoire flash pour écrire et stocker des données. Les solutions de stockage flash peuvent aller des clés USB aux baies d'entreprise. Les baies 100 % flash sont conçues pour optimiser et accélérer les performances sans les contraintes des fonctions existantes du réseau de stockage (SAN). Elles sont plus adaptées aux environnements multicloud et aux protocoles de stockage, comme NVMe. Comme la plupart des SSD modernes sont basées sur la technologie flash, le stockage flash est synonyme de système à semi-conducteurs (solid-state). 


Types d'unités SSD

Comme son nom l'indique, les unités SSD internes sont installées à l'intérieur d'un ordinateur, et se connectent directement à sa carte mère. Les unités SSD externes, en revanche, sont connectées comme des disques durs externes, souvent sur des ports USB 3.0, et leurs fonctions sont similaires. Les unités SSD internes se connectent en SATA, IDE et M.2 standard tandis que les unités SSD externes utilisent des connexions USB,  eSATA et Thunderbolt.

Il existe trois principaux types de facteurs de forme SSD : 

mSATA III, SATA III, et les unités SSD traditionnelles : bien que les SSD SATA soient probablement les types les plus courants, il s'agit davantage d'une technologie ancienne, car elle a été conçue dans le but d'être installée à la place d'un disque dur. Cela dit, vous aurez peut-être besoin d'un adaptateur de baie ou d'un boîtier en fonction de votre appareil, si vous utilisez un ordinateur de bureau par exemple. Même si la simplicité de l'installation a facilité l'adoption des SSD, cette interface est en train de disparaître progressivement avec l'introduction des SSD PCIe et NVMe. À titre comparatif, mSATA III, SATA III et les unités SSD traditionnelles sont limités dans leur vitesse, ayant un débit inférieur par rapport aux nouvelles versions de SSD sur le marché.

SSD PCIe et NVMe : les nouveaux facteurs de forme, comme les SSD U.2 et M.2, utilisent un protocole d'interface appelé Nonvolatile Memory Express (NVMe) développé conjointement par des sociétés du groupe de travail NVM Express, telles que Samsung, Intel, et Seagate. NVMe fonctionne avec Peripheral Component Interconnect Express (alias PCI Express ou PCIe) afin d'offrir des vitesses de transfert de données élevées, atteignant des vitesses de lecture supérieures à 3 000 Mo/s. La latence réduite rend ce type de SSD idéal pour les gamers et leurs PlayStation. Ces unités SSD sont généralement équipées d'un dissipateur thermique afin d'éviter la surchauffe. 


Unités SSD vs disques durs

IBM a inventé le premier le disque dur dans les années 1950. Ce disque dur était le 650 RAMAC. Les disques durs (HDD) utilisent un disque magnétique rotatif et une tête d'écriture mécanique pour manipuler les données. Les facteurs de forme les plus courants sont les disques de 2,5 et 3,5 pouces utilisés respectivement pour les ordinateurs portables et les ordinateurs de bureau.  La plupart des disques durs exploitent une interface SATA, également connue sous le nom de Serial ATA, mais vous pouvez également trouver des connexions Serial Attached SCSI (SAS) ou Fibre Channel pour une utilisation spécialisée. 

Contrairement aux disques durs, les unités à semi-conducteurs (SSD) n'ont pas de pièces mobiles pour les ralentir. Par conséquent, elles sont très attrayantes pour leur débit élevé. Cependant, les utilisateurs d'unités à semi-conducteurs auront tendance à faire des compromis sur la capacité de stockage. Bien qu'il existe des SSD haute capacité, les utilisateurs devront payer un supplément pour ces derniers qui sont plus onéreux que les disques durs. 

De nombreuses entreprises adoptent une approche hybride, alliant la rapidité de la technologie flash et la capacité des disques durs. Une infrastructure équilibrée permet aux entreprises d'appliquer la technologie adéquate pour différents besoins de stockage. Elle offre également un moyen économique d'effectuer une transition à partir des disques durs existants sans passer entièrement au flash.


Avantages et inconvénients des unités SSD

Avantages :

Hautes performances : les unités SSD sont plus efficaces en termes de vitesse que les disques durs grâce à leur système de mémoire flash. Elles sont de fait idéales pour exécuter des applications, démarrer votre Windows ou votre macOS ou pour transférer des fichiers. Cependant, à mesure que la capacité de stockage diminue, les unités SSD peuvent devenir de plus en plus lentes. 

Faciles à utiliser : les unités SSD sont faciles à installer et ne comportent aucune pièce mobile. Du fait de leur taille et de leur poids, elles sont extrêmement portables, et donc très attrayantes pour les appareils mobiles grand public, comme le MacBook et l'iPad. 

Durabilité et fiabilité : les problèmes thermiques causés par des rotations par minute (RPM) élevées et l'usure mécanique entraînent une détérioration et une dégradation des disques durs au fil du temps. Ils sont donc plus vulnérables aux vibrations, aux chutes et aux secousses.

Inconvénients :

Nombre limité d'écritures : le principal inconvénient des unités SSD est qu'elles ont un nombre limité d'écritures. Cependant, grâce à certaines techniques, telles que le wear leveling (limitation de l'usure de l'image mémoire) et l'overprovisioning (surdimensionnement), les unités SSD sont conçues pour résister à de nombreuses années d'utilisation continue.

Coût : alors que le coût par unité de stockage (c'est-à-dire en gigaoctets (Go) ou en téraoctets (To)) des unités SSD est plus cher par rapport à celui des disques durs, leur consommation d'énergie est plus faible. Contrairement aux disques durs, les unités SSD n'utilisent pas d'électricité pour faire tourner les disques après un arrêt. Aussi, leur conception permet aux entreprises d'économiser de l'argent sur leurs factures d'énergie. 


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