Cos'è una solid-state drive?

Ogni chip di memoria flash NAND è costituito da un array di blocchi, noti anche come griglie, dove all'interno di ogni blocco è presente una serie di celle di memoria, note come pagine o settori. Il numero di bit memorizzati in ogni cella può variare e, in genere, sono classificate come celle a bit singolo (ossia "Cellule di livello singolo" o "SLC"), celle a 2 e 3 bit (ossia "Celle a più livelli/MLC" e "Celle a tre livelli/TLC") o celle quad-bit ("QLC"). Ogni tipo di cella è caratterizzato da punti forti e punti deboli. Mentre gli SLC sono noti per la l'affidabilità, la velocità elevata e i prezzi, i QLC hanno il vantaggio di essere più economici. Ogni griglia può memorizzare tra 256 KB e 4 MB. L'unità di elaborazione centrale (CPU) svolge la funzione di controller per qualsiasi processo di lettura o scrittura nella memoria. Le loro dimensioni e i bassi requisiti di alimentazione li rendono ideali per laptop, tablet e smartphone.

Le unità SSD cercano di imitare le unità HDD attraverso l'uso della memoria a stato solido non volatile, ma sono molto più veloci del tradizionale disco rigido o floppy disk. Le unità HDD hanno una latenza e un tempo di accesso intrinseci causati da ritardi meccanici nella rotazione del piatto e nel movimento della testina di lettura/scrittura. Poiché le unità SSD non possiedono parti mobili, la latenza e il tempo necessari per accedere e memorizzare i dati sono notevolmente ridotti.

SecondoGartner(link esterno a ibm.com), le unità solid-state drive stanno emergendo come la piattaforma di storage ideale per supportare workload dei dati strutturati, alimentata dall'innovazione della tecnologia flash NAND e della memoria della classe di storage (SCM). Si prevede che, entro il 2025, oltre il 40% di tutte le attività di amministrazione e supporto di storage IT on-premise sarà sostituito dallo storage as a service, rispetto a meno del 5% nel 2021.

Il flash storage, noto anche come memoria flash, è un tipo di tecnologia a stato solido che usa chip di memoria flash per scrivere e memorizzare dati. Le soluzioni di flash storage possono variare da unità USB ad array di livello aziendale. Gli all flash array sono progettati per massimizzare e velocizzare le prestazioni senza i vincoli delle funzioni legacy delle storage area network (SAN). Sono più adatti per ambienti multi-cloud e protocolli di storage, come NVMe. Poiché la maggior parte delle unità SSD moderne si basa su flash, il flash storage tende a essere sinonimo di sistema a stato solido.

Come suggerisce il loro nome, le unità solid-state drive sono installate all'interno di un computer e si collegano direttamente alla scheda madre. Le unità SSD esterne, al contrario, sono collegate come le unità HDD esterne, spesso alle porte USB 3.0, e hanno scopi simili. Le unità SSD interne si collegano tramite SATA standard, IDE e m.2 mentre le unità SSD esterne utilizzano le connessioni USB, eSATA e Thunderbolt.

Esistono due tipi principali di fattori di forma delle unità SSD:

- mSATA III, SATA III, e SSD tradizionali: anche se le unità SSD SATA sono probabilmente le più comuni, si tratta principalmente di una tecnologia legacy, in quanto è stata progettata con l'intenzione di essere installata al posto di un disco rigido. Detto questo, potrebbe essere necessario un adattatore o un alloggiamento a seconda del dispositivo, ad esempio un PC desktop. Sebbene la facilità di installazione abbia agevolato l'adozione delle unità SSD, questa interfaccia è in fase di graduale eliminazione con l'introduzione delle unità SSD PCIe e NVMe. In confronto, le unità SSD mSATA III, SATA III e tradizionali sono limitate nei loro tempi di velocità, con un throughput inferiore rispetto alle versioni più recenti delle unità SSD presenti sul mercato.

- SSD PCIe e NVMe: fattori di forma più recenti, come le unità SSD U.2 e M.2, usano un protocollo di interfaccia chiamato Nonvolatile Memory Express (NVMe), sviluppato congiuntamente dalle aziende nel gruppo di lavoro NVM Express, come Samsung, Intel e Seagate. NVMe collabora con Peripheral Component Interconnect Express (noto anche come PCI Express o PCI) per offrire elevate velocità di trasferimento dei dati, raggiungendo velocità di lettura superiori a 3.000 MB/s. La latenza ridotta rende questo tipo di SSD ideale per i giocatori e per le loro PlayStation. Queste SSD sono solitamente dotate di un dissipatore di calore per evitare il surriscaldamento.

La storia tra IBM e i dischi rigidi risale agli anni '50, con l'hard disk IBM 650 RAMAC. I dischi rigidi (HDD) usano un disco magnetico rotante e una testina di scrittura meccanica per manipolare i dati. I fattori di forma più comuni sono le unità da 2,5 e 3,5 pollici, usate rispettivamente per laptop e desktop. Sebbene la maggior parte delle unità HDD utilizzi un'interfaccia SATA, nota anche come Serial ATA, si possono anche incontrare connessioni SAS (Serial Attached SCSI) o Fibre Channel per usi specializzati.

A differenza delle HDD, le unità solid-state drive (SSD) non hanno parti mobili che le rallentano, quindi le SDD sono molto interessanti per il loro elevato throughput. Tuttavia, gli utenti dello stato solido tenderanno a scendere a compromessi sulla capacità di storage. Mentre esistono SSD ad alta capacità, gli utenti pagheranno un sovrapprezzo rispetto alle unità HDD.

Numerose organizzazioni stanno adottando un approccio ibrido, che combina la velocità delle unità flash con la capacità dei dischi fissi. Un'infrastruttura bilanciata consente alle aziende di applicare la tecnologia giusta per le diverse esigenze di storage, offrendo un modo economico per effettuare la transizione dalle HDD legacy senza adottare interamente un'architettura flash.

- Prestazioni elevate: le unità solid-state drive sono più efficienti in termini di velocità rispetto ai dischi rigidi grazie al sistema di memoria basato su flash, il che le rende ideali per l'esecuzione di app, l'avvio di Windows o Mac OS o il trasferimento di file. Tuttavia, man mano che la capacità di storage diminuisce, i solid-state drive possono diventare sempre più lenti.

- Facili da usare: le unità SDD sono facili da installare e non hanno parti mobili. Le loro dimensioni e il loro peso le rendono anche estremamente portatili e, di conseguenza, interessanti per i dispositivi mobili più diffusi, come Mac Book e iPad.

- Durata e affidabilità: i problemi termici causati da elevate rotazioni al minuto (RPM) e dall'usura meccanica causano nel tempo il deterioramento e il degrado delle HDD e creano vulnerabilità e vibrazioni, cadute e sobbalzi.

- Numero limitato di scritture: lo svantaggio principale delle unità SSD è che hanno un numero di scritture limitato nel tempo. Tuttavia, tecniche come il livellamento dell'usura e l'overprovisioning aiutano le unità SSD di livello enterprise a resistere a molti anni di uso continuo.

- Costo: sebbene il costo per unità di storage, ovvero in gigabyte (GB) o terabyte (TB), delle unità SSD sia superiore a quello delle unità HDD, il consumo energetico delle unità SSD è inferiore. A differenza delle HDD, le unità SSD non consumano elettricità per fare girare i dischi da fermi; il design del prodotto consente alle aziende di risparmiare sulla bolletta energetica.