Las unidades de estado sólido, o SSD, ahora son dispositivos de almacenamiento comunes. Pero el aumento de la popularidad rara vez significa un aumento de la comprensión. Si no está seguro de cómo funciona un SSD, no está solo. Aquí explicamos cómo funciona realmente la memoria flash, también conocida como memoria NAND, qué significan los diferentes «niveles» de NAND y cómo obtener una buena oferta en un SSD hoy.
¿Qué es la memoria NAND?
Los procesadores de computadora y la memoria se construyen a partir de puertas lógicas. Estas son la manifestación física de la capacidad de la computadora para procesar 1 y 0. Con base en sus entradas, proporcionan ciertas salidas. Los diferentes tipos de puertas procesan las entradas de manera diferente. En términos muy generales, la combinación cuidadosa de estas puertas permite que una computadora haga de todo, desde sumar dos números hasta reconocer fotografías.
La memoria SSD se construye a partir de puertas NAND, que son un tipo de puerta lógica. NAND significa «no Y», y es lo contrario de la puerta lógica «Y» común.
¿Cómo puede una puerta lógica almacenar información?
Las puertas NAND tienen una propiedad especial que no comparten la mayoría de los tipos de puertas lógicas. Las puertas NAND se pueden usar para crear lo que se llama una puerta flip-flop. Este es un circuito hecho de dos puertas NAND conectadas entre sí de una manera muy específica. Como se vio arriba, la salida de cada puerta NAND está conectada a la entrada de su compañero.
Este cableado permite el almacenamiento de 1s y 0s a lo largo del tiempo y sin energía. Entonces, con el cableado adecuado, las puertas NAND pueden crear memoria de computadora por un bit. Ponga un montón de puertas NAND juntas y podrá almacenar un montón de bits. Y eso es lo que hace la memoria flash y, eventualmente, un SSD.
¿Qué es SLC, MLC, TLC y QLC?
El almacenamiento flash se basa en celdas, que almacenan bits. El medio más básico de almacenamiento es una «celda de un solo nivel» o SLC. Estas celdas se pueden establecer en 0 o 1 para indicar encendido y apagado. Estas celdas son rápidas y duraderas, pero no proporcionan mucho almacenamiento. Necesitamos almacenar más de un bit por celda para aumentar eso.
Ahí es donde entran las celdas multinivel, o MLC. Estas celdas almacenan dos bits de información en un transistor utilizando cuatro niveles de carga. Por ejemplo, podrían usar 0v, 1v, 2v y 3v para representar 00, 01, 10 y 11 en binario. Estas celdas se ajustan a más datos, pero también requieren técnicas más precisas para el almacenamiento y la recuperación.
Los SSD más nuevos se basan en celdas de tres niveles, o TLC, que permite que cada celda almacene tres bits. Esto requiere una fabricación aún más precisa, aumentando el costo y la capacidad a expensas de la velocidad y la confiabilidad.
El siguiente paso son las celdas de cuatro niveles, o QLC. Si bien Intel y Micron han desarrollado un proceso para esto, es probable que no veamos una adopción masiva durante años todavía.
¿Qué es 3D NAND?
Los primeros SSD se fabricaron como procesadores de computadora. Fueron creados en un plano bidimensional, y la capacidad y la velocidad aumentaron al encoger los transistores que componían la matriz. Cuantos más transistores pueda colocar en un dado, más datos podrá almacenar. Pero a diferencia de los transistores de CPU, los transistores SSD no pueden bajar mucho más de 15 nm. Esto se debe a que, en ese nivel, los electrones pueden comenzar a filtrarse en los transistores cercanos, corrompiendo los datos.
Para sortear esta limitación, los fabricantes crearon 3D NAND. Aquí, los transistores también se apilan uno encima del otro. Este proceso tridimensional, a veces llamado V-NAND, permite que hasta sesenta y cuatro capas de transistores ocupen un solo troquel. Esto aumenta las posibilidades de almacenamiento en un orden de magnitud.
La compensación es que 3D NAND requiere técnicas de fabricación extremadamente precisas para crear columnas de transistores hiperprecisas. Esto es especialmente importante para los SSD de tipo MLC, TLC y QLC, que ya requieren una fabricación de alta precisión para funcionar correctamente. Pero eso no ha impedido que se haga cargo del mercado moderno.
Cómo se une todo
Muchas fábricas están sacando unidades 3D TLC NAND, pero todavía hay un stock significativo disponible de unidades MLC que son rápidas, moderadamente grandes y, de repente, muy baratas. Si está buscando obtener una ganga, ahora es el momento de comprar. Es una tecnología un poco más antigua, pero la principal diferencia estará en el tamaño del almacenamiento más que en el rendimiento. Si hay una ganga en una unidad 3D MLC NAND que sea lo suficientemente grande para usted, no dude en aprovecharla.
Como en todas las cosas electrónicas, un historial de confiabilidad del fabricante es extremadamente importante. Las unidades baratas sin nombre pueden fabricarse en nodos de proceso más antiguos o con tolerancias más flexibles. También pueden provenir de las sobras de los fabricantes más exigentes, que le venden las sobras que son lo suficientemente funcionales. Tampoco son una receta para el éxito a largo plazo.
La próxima gran revolución en la tecnología SSD vendrá con una capacidad enormemente mayor con niveles de potencia iguales o similares. Podemos esperar verlos implementarse en el transcurso de los próximos años a medida que las fundiciones adquieran experiencia con las técnicas requeridas para el nuevo diseño de procesos.
Además, consulte las diferencias entre SSD, HDD y almacenamiento flash.
Credito de imagen: flashdba, Tecnología de cactus