SSD TLC vs QLC: Membandingkan solid-state drive

Di dunia solusi penyimpanan data, solid-state drive (SSD) yang dibangun dari memori flash 3D NAND merupakan inovasi besar. Sementara gelombang awal SSD sangat mahal untuk penyimpanan dalam skala besar dibandingkan dengan hard disk drive (HDD) konvensional, SSD modern lebih cepat, lebih tahan lama, dan lebih andal.

Sel memori flash merupakan inti dari semua SSD. SSD modern memanfaatkan teknologi flash 3D NAND untuk menumpuk berbagai lapisan sel memori secara vertikal.

Dibandingkan dengan 2D NAND lama yang mengatur sel memori dalam matriks datar, sel flash yang ditumpuk secara vertikal meningkatkan densitas penyimpanan data, kapasitas, dan biaya keseluruhan per bit data. Sederhananya, 3D NAND dapat menyimpan lebih banyak bit data dengan lebih baik.

SSD yang kini mampu menyimpan data berukuran terabyte dengan kecepatan penulisan, daya tahan, dan kinerja yang lebih baik merupakan solusi pilihan untuk contoh penggunaan penyimpanan yang lebih besar, mulai dari penyiapan pengeditan video berkualitas tinggi hingga pusat data profesional.

Namun, tidak semua SDD diciptakan sama. Dikategorikan berdasarkan kepadatan memori flash NAND, SSD yang hanya menggunakan flash NAND 2D dikenal sebagai drive SLC (sel tingkat tunggal). Inovasi selanjutnya memperkenalkan 3D NAND, memungkinkan drive MLC (sel banyak tingkat), TLC (sel tiga tingkat), dan QLC (sel empat tingkat) yang menawarkan kinerja lebih baik dengan biaya per bit yang semakin rendah, tergantung pada situasinya. 

Meskipun drive QLC dan TLC lebih lambat daripada drive dengan densitas sel yang lebih rendah, produsen seperti Intel dan Samsung menawarkan kinerja yang dioptimalkan melalui berbagai teknik seperti cache DRAM atau SLC.

Pada tingkat dasar, solid-state drive (SSD) adalah jenis perangkat keras penyimpanan yang menggunakan penyimpanan flash untuk menyimpan data. SSD biasanya menggunakan jenis flash yang disebut flash NAND, yang menyimpan data dengan menggunakan susunan transistor gerbang mengambang yang berfungsi serupa dengan gerbang logika NOT AND. Kombinasi ini adalah asal nama NAND flash.

Setiap sel NAND berisi gerbang logika kontrol dan gerbang logika mengambang yang dipisahkan oleh lapisan oksida tipis. Melalui proses yang dikenal sebagai penerowongan Fowler-Nordheim memori flash dapat menyimpan data biner dengan menggunakan muatan listrik. Muatan dikirim pada tegangan yang menjebak elektron di gerbang mengambang (mewakili nilai biner 1) atau menghilangkannya (mewakili nilai biner 0).

Flash NOR adalah sel flash yang menggunakan struktur sel yang mirip dengan gerbang logika NEITHER OR dan biasanya digunakan untuk file kecil seperti data boot.

Flash NAND lebih disukai untuk penyimpanan umum terutama karena karakteristik berikut:

• Non-volatile: Flash NAND dapat menyimpan data dengan akurat dan andal tanpa sumber daya yang konstan. 

• Berbasis blok: Flash NAND menggunakan blok informasi yang besar untuk membaca dan menulis data. Penggunaan blok menawarkan kinerja yang lebih baik dibandingkan dengan pendekatan per byte. 

• Efisien dalam skala besar: Struktur berbasis blok pada NAND flash sangat cocok untuk tugas komputasi berurutan dan mendapat manfaat dari peningkatan efisiensi dan kapasitas data dibandingkan dengan flash NOR atau jenis penyimpanan lainnya. 

• Tahan lama: Flash NAND jauh lebih tahan lama dibandingkan dengan perangkat penyimpanan fisik seperti disket floppy atau HDD yang memerlukan komponen bergerak yang dapat rusak.

SSD pertama dirancang untuk kompatibilitas dengan antarmuka penyimpanan memori SATA (serial ATA), antarmuka lama yang diwarisi dari teknologi HDD lama. Namun, sebagian besar SDD modern menggunakan protokol non-volatile memory express (NVMe) yang lebih baru untuk memanfaatkan antarmuka peripheral component interconnect (PCI) atau PCI express (PCIe) berkecepatan tinggi dan mencapai kinerja yang lebih baik lagi.

Sekitar 20 kali lebih cepat daripada SSD SATA, SSD NVMe mampu mencapai kecepatan transfer data dari 3.500 MB hingga 14.000 MB per detik. Selain peningkatan throughput, drive NVMe dapat melakukan ribuan antrean perintah secara simultan dan juga secara konsisten mengungguli drive SATA dalam pengujian latensi.

Karena alasan inilah SSD NVMe dengan seketika menjadi standar industri untuk elektronik konsumen dan aplikasi profesional berkinerja tinggi.

Pada akhirnya, mengevaluasi nilai drive TLC versus drive QLC dapat bermuara pada perbandingan antara kinerja dan daya tahan atau kapasitas penyimpanan dan efektivitas biaya.

Umumnya, SSD TLC lebih disukai dalam situasi di mana kinerja yang konsisten, keandalan, dan daya tahan yang tangguh merupakan faktor penentu. SSD TLC dapat dipercaya untuk terus-menerus menulis dan mengambil data secara andal. Mereka sering dipilih untuk beban kerja profesional dan pembuatan konten. 

Sebaliknya, SSD QLC disukai untuk penyimpanan berkapasitas tinggi dan berbiaya rendah serta pergudangan data dengan operasi pengambilan data yang intens. Jenis SSD ini dipercaya untuk menyimpan data jangka panjang yang mungkin sering diakses. Namun, dalam situasi yang menuntut peningkatan siklus penulisan, di mana data mungkin perlu ditulis dan ditulis ulang lebih banyak daripada sekadar dibaca, SSD TLC mungkin lebih disukai karena daya tahan penulisan yang lebih baik selama masa pakai yang lebih lama. 

Dalam hal daya tahan, SSD diberi peringkat TBW (terabyte tertulis) untuk menunjukkan jumlah data yang dapat ditulis ke drive sebelum aus. Peringkat menunjukkan kapan kerusakan perangkat keras fisik mungkin mulai berdampak negatif pada kinerja dan operasi. Karena mengalami lebih banyak keausan akibat jumlah data tersimpan yang lebih besar pada setiap sel, drive QLC biasanya memiliki peringkat TWB yang lebih rendah dibandingkan dengan drive TLC.

Meskipun drive TLC saat ini memiliki keunggulan dibandingkan QLC dalam hal daya tahan, hal ini bukan fitur yang signifikan. Untuk mengatasi kelemahan apa pun yang terkait dengan masalah daya tahan lebih rendah yang umum terjadi pada drive QLC, peningkatan dalam algoritma koreksi kesalahan menutup kesenjangan di antara jenis flash drive NAND ini.

Sekilas, perbedaan antara drive QLC dan TLC dapat disimpulkan berdasarkan arsitektur, masa pakai, kinerja, dan contoh penggunaan.

• Arsitektur penyimpanan: Menggunakan memori flash TLC NAND yang menampung 3 bit data per sel memori.

• Kinerja: Meskipun lebih mahal daripada QLC, TLC menawarkan keseimbangan yang baik antara kapasitas, harga, dan kecepatan penulisan dan pembacaan. Secara umum, drive ini lebih tahan lama dan serbaguna, serta dioptimalkan untuk operasi baca dan tulis yang sering dilakukan dan berbagai tugas yang lebih melibatkan penulisan.

• Contoh penggunaan: Contoh penggunaan mencakup berbagai tugas berat seperti bermain game, rendering 3D, dan jenis pembuatan konten lainnya. 

• Masa pakai: Drive TLC biasanya memiliki masa pakai sekitar 1.000 hingga 3.000 siklus penulisan.

• Arsitektur penyimpanan: Menggunakan memori flash QLC NAND yang menampung 4 bit data per sel memori.

• Kinerja: Menawarkan kapasitas penyimpanan yang lebih besar dengan harga lebih rendah. Kapasitas yang lebih tinggi ini memiliki beberapa kekurangan dalam hal kinerja dan umur panjang. Drive QLC biasanya menawarkan keseluruhan kinerja pembacaan yang lebih baik daripada kinerja penulisan. Drive ini sangat cocok untuk penyimpanan arsip data yang mungkin perlu dirujuk, tetapi tidak sering diedit atau dihapus dan ditulis ulang.

• Contoh penggunaan: Ideal untuk tugas ringan yang mungkin memerlukan lebih banyak operasi baca daripada operasi tulis seperti menyimpan file besar atau cadangan jangka panjang. Ideal untuk tugas yang dapat memperoleh manfaat dari penyimpanan berkapasitas lebih tinggi dan lebih murah yang dapat menoleransi penurunan kecepatan, seperti penyimpanan media, penyimpanan harian yang ringan, atau cadangan komputer. 

• Masa pakai: Drive QLC biasanya memiliki masa pakai yang lebih rendah, yaitu sekitar 1.000 siklus penulisan dibandingkan dengan drive TLC, karena peningkatan kapasitas data menghabiskan sel memori lebih cepat.