¿Qué es una unidad de estado sólido?

Cada chip de memoria flash NAND consta de una matriz de bloques, también conocida como rejilla, y dentro de cada bloque hay una matriz de celdas de memoria, conocidas como páginas o sectores. El número de bits almacenados en cada celda puede variar, y suelen clasificarse en celdas de un solo bit (es decir, "celdas de un solo nivel" o "SLC"), celdas de 2 y 3 bits (es decir, "celdas multinivel/MLC" y "celdas de triple nivel/TLC") o celdas de cuatro bits ("QLC"). Cada tipo de célula tiene también sus puntos fuertes y débiles. Mientras que los SLC son conocidos por su fiabilidad, altas velocidades y precios, los QLC tienen la ventaja de ser más asequibles. Cada cuadrícula puede almacenar entre 256 KB y 4 MB. La unidad central de procesamiento (CPU) actúa como controlador de cualquier trabajo de lectura o escritura en la memoria. Su tamaño y bajo consumo los hacen ideales para ordenadores portátiles, tablets y smartphones.

Las SSD tratan de imitar a los HDD mediante el uso de una memoria de estado sólido no volátil, pero son mucho más rápidas que el disco duro o el disquete tradicionales. Las HDD tienen una latencia y un tiempo de acceso inherentes causados por retrasos mecánicos en el giro del plato y el movimiento del cabezal de lectura/escritura. Como las unidades SSD no tienen piezas móviles, la latencia y el tiempo de acceso y almacenamiento de datos se reducen considerablemente.

Según Gartner (enlace externo a ibm.com), las unidades de estado sólido se están convirtiendo en la plataforma de almacenamiento de referencia para soportar cargas de trabajo de datos estructurados, impulsadas por la innovación en torno a la tecnología flash NAND y la memoria de clase de almacenamiento (SCM). Esperan que para 2025 más del 40 % de todas las actividades de administración y soporte de almacenamiento de TI locales se sustituyan por almacenamiento como servicio gestionado, lo que supone un aumento respecto a menos del 5 % en 2021.

El almacenamiento flash, también conocido como memoria flash, es un tipo de tecnología de estado sólido que utiliza chips de memoria flash para escribir y almacenar datos. Las soluciones de almacenamiento flash pueden abarcar desde unidades USB hasta matrices de nivel empresarial. Las all flash arrays están diseñadas para maximizar y acelerar el rendimiento sin las limitaciones de las funciones heredadas de la red de área de almacenamiento (SAN). Son más adecuados para entornos multinube y protocolos de almacenamiento, como NVMe. Dado que la mayoría de las unidades SSD modernas están basadas en flash, el almacenamiento flash tiende a ser sinónimo de sistema de estado sólido.

Como su nombre indica, las unidades internas de estado sólido se instalan dentro de un ordenador, conectándose directamente a su placa base. Las unidades SSD externas, por su parte, se conectan como HDD externas, con frecuencia a puertos USB 3.0, y sirven para fines similares. Las unidades SSD internas se conectan mediante SATA, IDE y m.2 estándar, mientras que las externas utilizan conexiones USB, eSATA y Thunderbolt.

Existen dos tipos principales de unidades SSD:

- mSATA III, SATA III, y SSD tradicionales: aunque los SSD SATA son probablemente los más comunes, es más una tecnología heredada, ya que se diseñó con la intención de instalarse en lugar de un disco duro. Dicho esto, puede que necesite un adaptador de bahía o una carcasa según su dispositivo, como un ordenador de sobremesa. Si bien la sencillez de instalación facilitó la adopción de los SSD, esta interfaz está en proceso de eliminación gradual con la introducción de los SSD PCIe y NVMe. En comparación, los mSATA III, SATA III y los SSD tradicionales tienen una velocidad limitada, teniendo un rendimiento inferior en comparación con las versiones más recientes de los SSD del mercado.

- SSD PCIe y NVMe: los factores de forma más recientes, como las SSD U.2 y M.2, utilizan un protocolo de interfaz llamado Nonvolatile Memory Express (NVMe), desarrollado conjuntamente por empresas del grupo de trabajo NVM Express, como Samsung, Intel y Seagate. NVMe funciona con Peripheral Component Interconnect Express (también conocido como PCI Express o PCIe) para ofrecer altas velocidades de transferencia de datos, alcanzando velocidades de lectura de más de 3000 MB/s. La latencia reducida hace que este tipo de SSD sea ideal para los jugadores y sus Playstations. Estas unidades SSD suelen venir con un disipador térmico para evitar el sobrecalentamiento.

La historia de IBM con el disco duro se remonta a los años 50 con el disco duro IBM 650 RAMAC. Las unidades de disco duro (HDD) utilizan un disco magnético giratorio y un cabezal de escritura mecánico para manipular los datos. Los factores de forma más comunes son las unidades de 2,5 y 3,5 pulgadas, que se utilizan para ordenadores portátiles y de sobremesa, respectivamente. Aunque la mayoría de las HDD aprovechan una interfaz SATA, también conocida como Serial ATA, también puede encontrar conexiones Serial Attached SCSI (SAS) o Fibre Channel para usos especializados.

A diferencia de las HDD, las unidades de estado sólido (SSD) no tienen partes móviles que las ralenticen, por lo que los SDD son muy atractivos por su alto rendimiento. Sin embargo, los usuarios de tecnología de estado sólido tenderán a comprometer la capacidad de almacenamiento. Aunque existen unidades SSD de gran capacidad, los usuarios pagarán un sobreprecio en comparación con las HDD.

Muchas organizaciones están adoptando un enfoque híbrido, mezclando la velocidad de la tecnología flash con la capacidad de los discos duros. Una infraestructura equilibrada permite a las empresas aplicar la tecnología adecuada para las distintas necesidades de almacenamiento, ofreciendo una forma económica de realizar la transición desde HDD heredados sin pasar totalmente a flash.

- Alto rendimiento: las unidades de estado sólido son más rápidas que los discos duros gracias a su sistema de memoria flash, lo que las hace ideales para ejecutar aplicaciones, arrancar el sistema operativo Windows o Mac o transferir archivos. Sin embargo, a medida que disminuye la capacidad de almacenamiento, las unidades de estado sólido pueden volverse cada vez más lentas.

- Fácil de usar: las SDD son fáciles de instalar y no tienen piezas móviles. Su tamaño y peso también los hacen extremadamente portátiles, lo que los hace muy atractivos para dispositivos móviles populares, como el Mac Book y el iPad.

- Durabilidad y fiabilidad: los problemas térmicos causados por las altas rotaciones por minuto (RPM) y el desgaste mecánico provocan deterioro y degradación en HDD con el paso del tiempo y crean vulnerabilidades ante vibraciones, caídas y sacudidas.

- Número limitado de escrituras: la principal desventaja de las SSD es que tienen un número limitado de escrituras durante su vida útil. Sin embargo, técnicas como la nivelación del desgaste y el sobreaprovisionamiento ayudan a las unidades SSD de clase empresarial a resistir muchos años de uso continuado.

- Coste: aunque el coste por unidad de almacenamiento (es decir, en gigabytes [GB] o terabytes [TB]) de las SSD es más caro que el de las HDD, el consumo energético de las SSD es menor. A diferencia de las HDD, las SSD no tienen que consumir electricidad para hacer girar los discos desde que están parados; su diseño permite a las empresas ahorrar dinero en sus facturas de energía.