¿Qué es una unidad de estado sólido?

Cada chip de memoria flash NAND consta de una matriz de bloques, también conocida como cuadrícula, 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 por lo general se clasifican como celdas de un solo bit (es decir, "celdas de un solo nivel" o "SLC"), celdas de 2 y 3 bits (es decir, "celdas de varios niveles/MLC" y "celdas de triple nivel/TLC") o celdas de cuatro bits ("QLC"). Cada tipo de célula también tiene sus fortalezas y debilidades. Si bien las SLC son conocidas por su confiabilidad, altas velocidades y precios, las 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 para cualquier trabajo de lectura o escritura en la memoria. Su tamaño y bajos requisitos de energía los hacen ideales para computadoras portátiles, tabletas y teléfonos inteligentes.

Las SSD intentan imitar las HDD mediante el uso de memoria de estado sólido no volátil, pero son mucho más rápidas que el disco duro tradicional o el disquete. Los discos duros 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 admitir 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 on premises sean reemplazadas por almacenamiento administrado como servicio, que representa menos del 5 % en 2021.

El almacenamiento flash, también conocido como memoria flash, es un tipo de tecnología de estado sólido que utiliza fichas de memoria flash para escribir y almacenar datos. Las soluciones de almacenamiento flash pueden variar desde unidades USB hasta matrices de nivel empresarial. Las matrices all-flash 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 adecuadas para entornos multinube y protocolos de almacenamiento, como NVMe. Dado que la mayoría de los SSD modernos están basados en flash, el almacenamiento flash tiende a ser sinónimo de un sistema de estado sólido.

Como implica el nombre, las unidades internas de estado sólido se instalan dentro de una computadora, conectándose directamente a su motherboard. Los SSD externos, por otro lado, están conectados como HDD externos, frecuentemente a puertos USB 3.0, y sirven para propósitos similares. Los SSD internos se conectan a través de SATA estándar, IDE y m.2, mientras que los SSD externos utilizan conexiones USB, eSATA y Thunderbolt.

Hay dos tipos principales de factores de forma SSD:

- mSATA III, SATA III, y SSD tradicionales: Mientras que las SSD SATA son probablemente las más comunes, es más una tecnología heredada, ya que se diseñó con la intención de instalarse en lugar de una unidad de disco duro. Dicho esto, es posible que necesite un adaptador de bahía o una carcasa dependiendo de su dispositivo, como una PC de escritorio. Si bien la facilidad de instalación facilitó la adopción de SSD, esta interfaz está en proceso de eliminación gradual con la introducción de SSD PCIe y NVMe. En comparación, mSATA III, SATA III y las SSD tradicionales tienen tiempos de velocidad limitados, teniendo un rendimiento más bajo en comparación con las versiones más nuevas de SSD en el mercado.

- SSD PCIe y NVMe: Los factores de forma más nuevos, como los SSD U.2 y M.2, utilizan un protocolo de interfaz llamado Nonvolatile Memory Express (NVMe), que fue 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 SSD suelen venir con un disipador térmico para evitar el sobrecalentamiento.

La historia de IBM con el disco duro se remonta a la década de 1950 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 computadoras portátiles y de escritorio, respectivamente. Si bien la mayoría de las HDD aprovechan una interfaz SATA, también conocida como Serial ATA, también puede encontrar conexiones SCSI conectadas en serie (SAS) o Fibre Channel para uso especializado.

A diferencia de las HDD, las unidades de estado sólido (SSD) no tienen piezas móviles que las ralenticen, por lo que las SDD son muy atractivas por su alto rendimiento. Sin embargo, los usuarios de estado sólido tenderán a comprometer la capacidad de almacenamiento. Si bien existen SSD de alta capacidad, los usuarios pagarán una prima en comparación con las HDD.

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

- Alto rendimiento: las unidades de estado sólido son más eficientes en velocidad en comparación con los discos duros debido a su sistema de memoria basado en flash, lo que las hace ideales para ejecutar aplicaciones, iniciar Windows o Mac OS 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: los SDD son fáciles de instalar y no tienen partes móviles. Su tamaño y peso también los hacen extremadamente portátiles, lo que los hace extremadamente atractivos para dispositivos móviles populares, como Mac Book y iPad.

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

- Número limitado de escrituras: La principal desventaja de los SSD es que tienen un número limitado de escrituras de por vida. 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 continuo.

- Costo: si bien el costo por unidad de almacenamiento (es decir, en gigabytes (GB) o terabytes (TB)) de las SSD es más costoso que el de las HDD, el uso de energía de las SSD es menor. A diferencia de las HDD, las SSD no consumen electricidad para hacer girar los discos desde un punto muerto; el diseño de su producto ahorra dinero a las empresas en sus facturas de energía.