التخزين بالذاكرة الوميضية والتخزين على محركات SSD: ما الفرق؟

يشير التخزين بالذاكرة الوميضية إلى تقنية الذاكرة نفسها، والتي تتكون من شرائح ذاكرة إلكترونية تخزِّن البيانات دون أجزاء متحركة. ويشير التخزين على SSD (قرص الحالة الصلبة) إلى جهاز تخزين كامل يستخدم الذاكرة الوميضية ليحل محل الأقراص الصلبة التقليدية (HDD).

نستكشف أدناه هذه الأنواع من تقنيات التخزين بالتفصيل.

التخزين بالذاكرة الوميضية هو نوع من تقنيات تخزين البيانات التي تستخدم شرائح الذاكرة الوميضية لكتابة البيانات وتخزينها. الذاكرة الوميضية غير متطايرة، ما يعني أنها تحتفظ بالبيانات حتى عند انقطاع التيار الكهربائي. تخزِّن الذاكرة الوميضية البيانات على شكل شحنات كهربائية في خلايا الذاكرة المدمجة على رقائق السيليكون، دون وجود أجزاء متحركة، ما يجعلها أسرع وأكثر متانة من الأقراص الدوارة التقليدية.

يستخدم التخزين بالذاكرة الوميضية نوعين رئيسيين من الذاكرة: NAND وNOR.

• تتميز ذاكرة NAND الوميضية بكثافة تخزين عالية، وحجم خلايا أصغر، وسرعات كتابة ومسح أسرع مقارنةً بذاكرة NOR. وهذه القدرات تجعلها مناسبة تمامًا لتطبيقات التخزين ذات السعة العالية.

• توفِّر ذاكرة NOR الوميضية سرعات قراءة أعلى وقدرات وصول عشوائي أفضل مقارنةً بذاكرة NAND، ما يجعلها مثالية لتطبيقات مثل البرامج الثابتة، وشرائح BIOS، والأنظمة المدمجة. ومع ذلك، فإن ذاكرة NOR الوميضية تتميز بسرعات كتابة ومسح أبطأ، وكثافة تخزين أقل، وتكاليف أعلى لكل بت.

أصبحت ذاكرة NAND التكنولوجيا المهيمنة للتخزين في معظم التطبيقات بفضل كثافتها العالية، وأدائها الأسرع، وتكلفتها الأقل.

ظهرت تقنية التخزين بالذاكرة الوميضية في الثمانينيات مع تزايد الحاجة إلى وسائط تخزين مضغوطة وغير متطايرة، بالتوازي مع انتشار الأجهزة المحمولة أكثر. في عام 1986، قدَّمت Toshiba ذاكرة NAND الوميضية لتطبيقات التخزين عالية السعة؛ وفي عام 1993، قدَّمت Intel ذاكرة NOR الوميضية المصممة للبرامج الثابتة والأنظمة المدمجة.

بدأ الاعتماد الواسع للتخزين بالذاكرة الوميضية مع ظهور جهازين رئيسيين. كان هذان الجهازان هما أقراص USB الوميضية (التي تم طرحها في 2000) وiPod من Apple القائمة على التخزين بالذاكرة الوميضية (التي تم طرحها في 2005). بحلول نهاية العقد الأول من الألفية الثانية، بدأت أقراص SSD القائمة على الذاكرة الوميضية تحل محل الأقراص الصلبة التقليدية (HDD) في كلٍّ من أجهزة الكمبيوتر المحمولة ومراكز البيانات.

تطورت تقنيات الخلايا بشكل كبير على مر السنوات، بدءًا من الخلايا أحادية المستوى (SLC) إلى الخلايا متعددة المستويات (MLC)، ثم الخلايا ثلاثية المستوى (TLC) ورباعية المستوى (QLC). في العقد الثاني من الألفية الثانية، أسهمت تقنية NAND ثلاثية الأبعاد بشكل كبير في زيادة كثافة التخزين وتقليل التكاليف.

اليوم، يهيمن التخزين بالذاكرة الوميضية على أسواق المستهلكين والشركات. وفقًا لتقرير Enterprise Precedence Research، بلغ حجم سوق التخزين بالذاكرة الوميضية المؤسسي العالمي 21.92 مليار دولار أمريكي في 2024. علاوةَ على ذلك، من المتوقع أن ينمو السوق من 23.71 مليار دولار أمريكي في 2025 إلى نحو 48.03 مليار دولار أمريكي بحلول 2034، بمعدل نمو سنوي مركَّب (CAGR) يبلغ 8.16%.¹ إن زيادة اعتماد تقنيات الحوسبة السحابية والمحاكاة الافتراضي، إلى جانب الطلب على تعزيز أمن البيانات والامتثال، تؤثِّر في هذا النمو وتعززه.

يمتد استخدام التخزين بالذاكرة الوميضية إلى ما هو أبعد من أقراص SSD، حيث يدعم أقراص USB الوميضية (المعروفة أيضًا بأقراص USB thumb)، وبطاقات الذاكرة مثل SD، والهواتف الذكية، والكاميرات الرقمية، والعديد من الأجهزة الأخرى. في بيئات المؤسسات، يدعم التخزين بالذاكرة الوميضية مصفوفات الذاكرة الوميضية فقط ويدعم التطبيقات بدءًا من مراكز البيانات واسعة النطاق ووصولًا إلى مستشعرات إنترنت الأشياء (IoT) وبيئات الحافة.

محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSD) هي جهاز التخزين الذي يستخدم ذاكرة صلبة غير متطايرة، عادةً ذاكرة NAND الوميضية، لتخزين البيانات دون تحريك الأجزاء.

منذ أوائل الألفية الجديدة، حققت محركات الأقراص SSD انتشارًا واسعًا في أسواق المستهلكين والمؤسسات، نظرًا لأدائها المتميز وسرعات الوصول العالية إلى البيانات. اليوم، أصبحت أقراص SSD الوسيلة الأساسية للتخزين في الأجهزة اليومية مثل أجهزة MacBook، وأجهزة Mac المكتبية، وأجهزة Windows، وأجهزة الكمبيوتر المحمول، وأنظمة الألعاب.

على عكس الأقراص الصلبة (HDD) ومحركات الأقراص المرنة التي تعتمد على التخزين المغناطيسي والأجزاء الميكانيكية مثل الأقراص الدوارة ورؤوس القراءة/الكتابة، تستخدم أقراص SSD ذاكرة NAND الوميضية لتخزين البيانات إلكترونيًا. يساعد هذا النهج على التخلص من التأخيرات الميكانيكية، ما يوفر وصولًا أسرع للبيانات.

للمزيد من التفاصيل، اطَّلِع على "القرص الصلب (HDD) ومحرك الأقراص ذو الحالة الثابتة: ما الفرق؟"

يتم تنظيم رقائق الذاكرة في أقراص SSD على شكل كتل، تحتوي على خلايا (يُشار إليها أحيانًا بالصفحات أو القطاعات) لتخزين وحدات البت الفردية. تستخدم أقراص SSD تقنية موازنة الاستهلاك (wear-leveling) لتوزيع عمليات الكتابة بالتساوي على الخلايا، ما يُطيل عمر القرص.

تتوفر أقراص SSD بأشكال متعددة، والتي تُشير إلى الحجم الفيزيائي للجهاز، وتكوينه، وترتيبه. يُعَد تنسيق 2.5 بوصة هو الأكثر شيوعًا لأجهزة الكمبيوتر المكتبية ويُعَد تنسيق 2.5 بوصة هو الأكثر شيوعًا لأجهزة الكمبيوتر المكتبي والمحمول، بينما تتصل محركات الأقراص M.2 مباشرةً بلوحة النظام للحصول على تصميم أكثر إحكامًا.

وفقًا لدراسة من Mordor Intelligence، بلغ حجم سوق SSD نحو 61.30 مليار دولار أمريكي في 2025. علاوةً على ذلك، من المتوقع أن يصل السوق إلى 129.62 مليار دولار أمريكي بحلول 2030، بمعدل نمو سنوي مركَّب (CAGR) يبلغ 16.16%.²

إن الطلب على البنية التحتية للذكاء الاصطناعي، وتوسُّع مراكز بيانات مزوِّدي الخدمات السحابية، بالإضافة إلى التحول المستمر من محركات الأقراص الصلبة إلى حلول التخزين ذات الحالة الصلبة، هي العناصر التي تدفع هذا النمو.

تُعَد تقنية Nonvolatile Memory Express (NVMe) واجهة تحكُّم للمضيف وبروتوكول تخزين يسرِّع نقل البيانات بين أقراص SSD عبر ناقل المكونات الطرفية السريع (PCIe).

ساهمت تقنية NVMe في تطوير تخزين SSD، حيث وصلت سرعات النقل إلى 20 جيجابايت في الثانية (Gbps) - أي أكثر من ثلاثة أضعاف سرعة أقراص SSD القديمة من نوع SATA. تتضمن العديد من أقراص NVMe SSD عالية الأداء اليوم ذاكرة تخزين مؤقت DRAM، ما يعزز الأداء.

تُعَد أقراص NVMe SSD ذات قيمة كبيرة للتطبيقات التي تتطلب وصولًا سريعًا للبيانات، بما في ذلك البيئات الافتراضية، والتحليلات في الوقت الفعلي، وأعباء عمل الذكاء الاصطناعي، وإنشاء المحتوى. على الرغم من أن جميع أجهزة NVMe هي أقراص SSD، إلا إن أقراص SSD لا تعتمد جميعها على NVMe. على سبيل المثال، غالبًا ما تستخدم أقراص SSD القديمة واجهات SATA.

للمزيد من المعلومات، اطَّلِع على "SSD مقابل NVMe: ما الفرق؟".

بالنظر إلى المستقبل، سيستمر الطلب على التخزين بالذاكرة الوميضية والتخزين على SSD في التطور لتلبية احتياجات المستهلكين والمؤسسات، مدفوعًا بشكل أساسي بالبيانات التي تم توليدها عبر الذكاء الاصطناعي والسحابة.

فيما يلي بعض التقنيات التي توضِّح كيفية تطوُّر السوق. 

• ذاكرة NAND ثلاثية الأبعاد

• تقنية NAND ذات الخلايا رباعية المستوى (QLC) وخماسية المستوى (PLC)

• مصفوفات الذاكرة الوميضية فقط

• التخزين الحاسوبي

قدمت Samsung تقنية NAND ثلاثية الأبعاد في 2014، وأصبحت حاسمة في عصر الذكاء الاصطناعي. تعمل ذاكرة NAND ثلاثية الأبعاد على تكديس خلايا الذاكرة عموديًا عبر عدة طبقات على رقائق السيليكون، ما يوفر كثافة تخزين أعلى، وسعة أكبر، وتكلفة أقل لكل بت.

بفضل سرعات الكتابة التي تصل إلى 50% أسرع من حلول SSD التقليدية القائمة على NAND، أصبحت تقنية NAND ثلاثية الأبعاد ضرورية لنشر تطبيقات الذكاء الاصطناعي مثل الذكاء الاصطناعي التوليدي والتعلم الآلي (ML). أما على صعيد المستهلكين، فإن تقنية NAND ثلاثية الأبعاد تشغِّل الأجهزة اليومية التي تحتاج بشكل متزايد إلى مساحة تخزين أكبر، بما في ذلك أجهزة التلفزيون الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمول ومحركات الأقراص SSD.

توسِّع تقنية NAND ذات الخلايا رباعية المستوى (QLC) وخماسية المستوى (PLC) سعة التخزين إلى جانب NAND ثلاثية المستوى (TLC)، ما يوفر حلولًا فعَّالة من حيث التكلفة وعالية السعة لمراكز البيانات المؤسسية.

تخزِّن هذه التقنيات ذات الكثافة الأعلى عددًا أكبر من البتات في كل خلية (مثل أربعة بتات في QLC وخمسة بتات في PLC)، ما يُتيح سعات أكبر بتكلفة أقل.

تزيد أقراص QLC الوميضية الكثافة بنسبة 33% مقارنة بالنوع TLC، ما يجعلها مناسبة جدًا لأعباء العمل التي تركِّز على القراءة، مثل التخزين الأرشيفي، وتوصيل المحتوى، وتحليل البيانات. تواجه تقنيات QLC وPLC تحديات في سرعة الكتابة وعمر الاستخدام مقارنةً بتقنية TLC. ومع ذلك، تؤدي هذه التقنيات دورًا حيويًا في دعم التطبيقات (مثل البث الإعلامي وأجهزة الألعاب) حيث تُعَد السعة وكفاءة التكلفة أولوية أعلى من سرعات الكتابة المستمرة.

مصفوفات الذاكرة الوميضية فقط (AFAs) هي أنظمة تخزين خارجية تستخدم وسائط الذاكرة الوميضية، مثل أقراص SSD، للتخزين المستمر للبيانات.

تطورت مصفوفات الذاكرة الوميضية فقط (AFAs) مع عدة توجهات رئيسية شكّلت مسار نموها، بما في ذلك اعتماد تقنية NVMe، وظهور حلول التخزين المعرَّف بالبرمجيات (SDS)، ودمج الذكاء الاصطناعي لإدارة التخزين. تجعل هذه التطورات مصفوفة الذاكرة الوميضية فقط أكثر جاذبية للمؤسسات التي تُدير العمليات ذات متطلبات الأداء العالية.

يضع التخزين الحاسوبي وحدات المعالجة مباشرةً على أجهزة التخزين. تساعد هذه العملية على تقليل حركة البيانات وازدحام الشبكة وزمن الانتقال، وهو أمر ذو قيمة لأعباء عمل الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي التي تعالج مجموعات بيانات ضخمة.

من خلال تمكين عمليات مثل التصفية والضغط والتحويل على مستوى التخزين، يساعد التخزين الحاسوبي المؤسسات على تسريع أداء التطبيقات.

لتلخيص ما سبق، فإن التخزين بالذاكرة الوميضية والتخزين على أقراص SSD تقنيتان مرتبطتان ارتباطًا وثيقًا ولكنهما مختلفتان. يشير مصطلح الذاكرة الوميضية إلى وسيط التخزين نفسه، في حين أن محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة SSD هي أجهزة تخزين تستخدم عادةً الذاكرة الوميضية. يُسهم فهم هذا التمييز في دعم عملية صنع القرار الاستراتيجي بشأن البنية التحتية للتخزين.

على مستوى الصناعة، أدى التحول من محركات الأقراص الصلبة التقليدية إلى التخزين القائم على الذاكرة الوميضية إلى تغيير تكنولوجيا المعلومات المؤسسية، ما يوفر أداءً أسرع وموثوقية أكبر. مع استمرار الطلب على البيانات، سيظل التخزين بالذاكرة الوميضية والتخزين على SSD حيويًا للبنية التحتية الحديثة للحوسبة.