Unidade de estado sólido

thumb|SSD mSATA de 250 GB com um gabinete externo thumb|upright|SSD NVMe M.2 de 512 GB thumb|300px|Uma unidade SSD da marca Kingston de 2,5 polegadas (64 mm).

Uma unidade de estado sólido (em inglês: solid-state drive, ou SSD) é um dispositivo de armazenamento de estado sólido que usa conjuntos de circuitos integrados para armazenar dados de forma persistente, normalmente usando memória flash e funcionando como armazenamento secundário na hierarquia de armazenamento do computador. Ás vezes, também é chamado de dispositivo de armazenamento semicondutor, dispositivo de estado sólido ou disco de estado sólido, embora os SSDs não tenham discos giratórios físicos e as cabeças de leitura e gravação móveis usadas em unidades de disco rígido (HDDs) e disquetes.

Em comparação com as unidades eletromecânicas, os SSDs geralmente são mais resistentes a choques físicos, funcionam silenciosamente e têm IOPS mais alta e latência mais baixa. SSDs armazenam dados em células semicondutoras. A partir de 2019, as células podem conter entre 1 e 4 bits de dados. Os dispositivos de armazenamento SSD variam em suas propriedades de acordo com o número de bits armazenados em cada célula, sendo as células de bit único ("Single Level Cells" ou "SLC") geralmente o tipo mais confiável, durável, rápido e caro, em comparação com células de 2 e 3 bits ("Multi-Level Cells/MLC" e "Triple-Level Cells/TLC") e, finalmente, células de quatro bits ("QLC") sendo usado para dispositivos de consumo que não exigem propriedades tão extremas e são os mais baratos por gigabyte dos quatro. Além disso, a memória 3D XPoint (vendida pela Intel sob a marca Optane), armazena dados alterando a resistência elétrica das células em vez de armazenar cargas elétricas nas células, e os SSDs feitos de RAM podem ser usados para alta velocidade, quando os dados persistem após a alimentação perda não é necessária, ou pode usar a energia da bateria para reter dados quando sua fonte de alimentação usual não estiver disponível. Unidades híbridas ou unidades híbridas de estado sólido (SSHDs), como o Fusion Drive da Apple, combinam recursos de SSDs e HDDs na mesma unidade usando memória flash e um HDD para melhorar o desempenho dos dados acessados com frequência. Bcache permite obter um efeito similar puramente em software, usando combinações de SSDs e HDDs regulares dedicados.

SSDs baseados em NAND Flash irão vazar carga lentamente ao longo do tempo se forem deixados por longos períodos sem energia. Isso faz com que unidades desgastadas (que tenham excedido sua classificação de resistência) comecem a perder dados normalmente após um ano (se armazenado a 30 °C) a dois anos (a 25 °C) em armazenamento; para novas unidades leva mais tempo. Portanto, os SSDs não são adequados para armazenamento de arquivos. O 3D XPoint é uma possível exceção a essa regra; é uma tecnologia relativamente nova com características desconhecidas de retenção de dados de longo prazo.

Os SSDs podem usar interfaces e fatores de forma tradicionais de HDD, ou interfaces e fatores de forma mais recentes que exploram vantagens específicas de memória flash em SSDs. Interfaces tradicionais (por exemplo, SATA e SAS) e fatores de forma de HDD padrão permitem que esses SSDs sejam usados como substitutos imediatos para HDDs em computadores e outros dispositivos. Fatores de forma mais recentes, como mSATA, M.2, U.2, NF1, XFMEXPRESS e EDSFF (anteriormente conhecido como Ruller SSD) e interfaces de velocidade mais alta, como NVM Express (NVMe) sobre PCI Express (PCIe) pode aumentar ainda mais o desempenho em relação ao desempenho do HDD.

Os SSDs têm um número de gravações de vida útil limitado e também ficam mais lentos à medida que atingem sua capacidade total de armazenamento.

Desenvolvimento e história Primeiros SSDs usando RAM e tecnologia similar Um dos primeiros - se não o primeiro - dispositivo de armazenamento de semicondutor compatível com uma interface de disco rígido (por exemplo, um SSD conforme definido( foi o StorageTek STC 4305 de 1978. O STC 4305, um substituto compatível com tomada para a unidade de disco de cabeça fixa IBM 2305, inicialmente usava dispositivos de carga acoplada (CCDs) para armazenamento e, consequentemente, foi relatado como sendo sete vezes mais rápido que o produto da IBM por cerca de metade do preço (US$ 400.000 por capacidade de 45 MB) Mais tarde, mudou para DRAM. Antes do SSD StorageTek havia muitos produtos DRAM e núcleo (por exemplo, DATARAM BULK Core, 1976) vendidos como alternativas aos HDDs, mas esses produtos normalmente tinham interfaces de memória e não eram SSDs conforme definido.

No final dos anos 80, a Zitel ofereceu uma família de produtos SSD baseados em DRAM, sob o nome comercial "RAMDisk", para uso em sistemas da UNIVAC e Perkin-Elmer, entre outros.

SSDs baseados em flash + evolução SSD Parâmetro Começou com Desenvolvido para Melhoria Capacidade 20 MB (Sandisk, 1991) 100 TB;(Enterprise Nimbus Data DC100, 2018)(A partir de 2020 Até 8 TB disponíveis para consumidores) 5 milhões para um100,000,000,000,000 dividido por 20,000,000.(400.000 para um) Velocidade de leitura sequencial 49.3 MB/s (Samsung MCAQE32G5APP-0XA, 2007) 15 GB/s (demonstração de Gigabyte, 2019)(A partir de 2020, até 6.795 GB/s disponíveis para consumidores) 304.25-para-um15,000÷49.3) (138-para-um)6,795÷49.3, arredondado Velocidade de gravação sequencial 80 MB/s (SSD empresarial Samsung, 2008) 15.200 GB/s (demonstração de Gigabyte, 2019)(A partir de 2020, até 4.397 GB/s disponíveis para consumidores) 190 para um15,200÷80 (55 para um)4,397÷80, arredondadoIOPS 79 (Samsung MCAQE32G5APP-0XA, 2007) 2,500,000;(Enterprise Micron X100, 2019)(A partir de 2020, até 736.270 IOPS de leitura e 702.210 IOPS de gravação disponíveis para consumidores) 31.645,56-para-um2,500,000÷79 (Consumidor: ler IOPS: 9.319,87-para-um,736,270÷79 escrever IOPS: 8.888,73-para-um)702,210÷79 Tempo de acesso (em milissegundos, ms) 0.5 (Samsung MCAQE32G5APP-0XA, 2007) 0,045 leitura, 0,013 gravação (valores mais baixos, WD Black SN850 1TB, 2020) Ler: 11 para um,0.5÷0.045 Escrever: 38 para um0.5÷0.013 Preço US$50,000 por gigabyte (Sandisk, 1991)era de 20 MB por US$ 1.000, portanto, 20÷1.000=50, portanto, US$ 50 por MB, um GB é 1.000 MB, portanto, 50 × 1.000 = 50.000 US$ 0,10 por gigabyte (Crucial MX500, julho de 2020)https://web.archive.org/web/20200716072857/https://www.techradar.com/amp/news/cheap-ssd-deals Crucial MX500 costs $49.99 for 500 GB, so 49.99÷500=0.09998, rounded to two significant figures gives 0.10 555.555 para um50,000 dividido por 0.25 .

A base para SSDs baseados em flash, memória flash, foi inventada por Fujio Masuoka na Toshiba em 1980 e comercializada pela Toshiba em 1987. Os fundadores da SanDisk Corporation (então SanDisk) Eli Harari e Sanjay Mehrotra, juntamente com Robert D. Norman, viu o potencial da memória flash como uma alternativa aos discos rígidos existentes e registrou uma patente para um SSD baseado em flash em 1989. O primeiro SSD comercial baseado em flash foi lançado pela SanDisk em 1991. Era um SSD de 20 MB em uma configuração PCMCIA, vendido como OEM por cerca de US$ 1.000 e foi usado pela IBM em um laptop ThinkPad. Em 1998, a SanDisk introduziu SSDs em formato de 2,5 polegadas e 3,5 polegadas com interfaces PATA.SanDisk Product Brochure dated October 1998

Em 1995, a STEC, Inc. entrou no negócio de memória flash para dispositivos eletrônicos de consumo.

Em 1995, a M-Systems introduziu unidades de estado sólido baseadas em flash como substitutos de HDD para as indústrias militar e aeroespacial, bem como para outras aplicações de missão crítica. Esses aplicativos exigem a capacidade do SSD de resistir a choques extremos, vibrações e faixas de temperatura.

Em 1999, a BiTMICRO fez várias apresentações e anúncios sobre SSDs baseados em flash, incluindo um SSD de 18 GBUm gigabyte (1 GB) é igual a um bilhão de bytes (10003 B). de 3,5 polegadas. Em 2007, a Fusion-io anunciou uma unidade de estado sólido baseada em PCIe com 100.000 operações de entrada/saída por segundo (IOPS) de desempenho em um único cartão, com capacidades de até 320 GB.

Na Cebit 2009, a OCZ Technology demonstrou um SSD flash de 1 TBUm terabyte (1 TB) é igual a um trilhão de bytes (10004 B). usando uma interface PCI Express x8. Atingiu uma velocidade máxima de gravação de 0,654 gigabytes por segundo (GB/s) e velocidade máxima de leitura de 0,712 GB/s. Em dezembro de 2009, a Micron Technology anunciou um SSD usando uma interface SATA de 6 gigabits por segundo (Gbit/s).

Em 2016, a Seagate demonstrou velocidades de leitura e gravação sequenciais de 10 GB/s de um SSD PCIe 3.0 de 16 pistas e também demonstrou um SSD de 60 TB em um formato de 3,5 polegadas. A Samsung também lançou no mercado um SSD de 15,36 TB com um preço de US$ 10.000 usando uma interface SAS, usando um formato de 2,5 polegadas, mas com a espessura de unidades de 3,5 polegadas. Esta foi a primeira vez que um SSD disponível comercialmente tinha mais capacidade do que o maior HDD atualmente disponível.

Em 2017, a Samsung e a Toshiba lançaram no mercado SSDs de 30,72 TB usando o mesmo formato de 2,5 polegadas, mas com espessura de unidade de 3,5 polegadas usando uma interface SAS. A Nimbus Data anunciou e enviou drives de 100 TB usando uma interface SATA, uma capacidade que os HDDs não devem atingir até 2025. A Samsung lançou um SSD M.2 NVMe com velocidades de leitura de 3,45 GB/s e velocidades de gravação de 3,3 GB/s. Uma nova versão do SSD de 100 TB foi lançada em 2020 ao preço de US$ 40.000, com a versão de 50 TB custando US$ 12.500.

Em 2019, a Gigabyte Technology demonstrou um SSD PCIe 4.0 de 8 TB e 16 pistas com leitura sequencial de 15,0 GB/s e velocidades de gravação sequencial de 15,2 GB/s na Computex 2019. Ele incluiu um ventilador, pois os novos SSDs de alta velocidade funcionam em altas temperaturas. Também em 2019, foram lançados SSDs NVMe M.2 usando a interface PCIe 4.0. Esses SSDs têm velocidades de leitura de até 5,0 GB/s e velocidades de gravação de até 4,4 GB/s. Devido à sua operação de alta velocidade, esses SSDs usam grandes dissipadores de calor e, se não receberem fluxo de ar de resfriamento suficiente, normalmente diminuirão termicamente após aproximadamente 15 minutos de operação contínua em velocidade máxima. A Samsung também introduziu SSDs capazes de velocidades de leitura e gravação sequenciais de 8 GB/s e 1,5 milhão de IOPS, capazes de mover dados de chips danificados para chips não danificados, para permitir que o SSD continue funcionando normalmente, embora com uma capacidade menor.

Unidades flash corporativas

As unidades flash corporativas (EFDs) são projetadas para aplicativos que exigem alto desempenho de E/S (IOPS), confiabilidade, eficiência energética e mais recentemente, desempenho consistente. Na maioria dos casos, um EFD é um SSD com um conjunto mais alto de especificações, em comparação com SSDs que normalmente seriam usados em notebooks. O termo foi usado pela primeira vez pela EMC em janeiro de 2008, para ajudá-los a identificar fabricantes de SSD que forneceriam produtos que atendessem a esses padrões mais elevados. Não há órgãos de padronização que controlam a definição de EFDs, portanto, qualquer fabricante de SSD pode alegar produzir EFDs quando, na verdade, o produto pode não atender a nenhum requisito específico.

Um exemplo é a série de drives Intel DC S3700, lançada no quarto trimestre de 2012, que se concentra em alcançar um desempenho consistente, uma área que antes não recebia muita atenção, mas que a Intel afirmou ser importante para o mercado corporativo. Em particular, a Intel afirma que, em um estado estável, as unidades S3700 não variariam seu IOPS em mais de 10-15% e que 99,9% de todas as E/Ss aleatórias de 4 KB são atendidas em menos de 500 µs.