Gli SSD hanno migliorato l’esperienza d’uso dei computer in ogni fascia di prezzo. L’offerta è più ampia che mai: sul mercato si trovano dischi di boot da €20 così come enormi (nelle dimensioni e nel prezzo) SSD da 8 TB. La disponibilità di una miriade di memorie NAND, sulle quali sono basati i dischi allo stato solido, ha permesso ai produttori di invadere il mercato con modelli sempre più capienti e performanti.

Anatomia di un disco SSD

Un disco SSD tipico è composto da una manciata di componenti:

  • memoria NAND Flash: qui risiedono i dati. È una memoria non volatile (non richiede energia per conservare i dati).
  • memoria RAM: utilizzata per velocizzare le operazioni di scrittura e lettura. Non è presente su ogni disco allo stato solido, e di norma gli SSD più economici ne sono privi.
  • controller: è un microprocessore che gestisce le comunicazioni tra la memoria e il computer. Un buon controller di memoria è fondamentale per garantire prestazioni e durata nel tempo.
Confronto delle componenti interne di un HDD (a sinistra) e di un SSD (a destra).
Confronto delle componenti interne di un HDD (a sinistra) e di un SSD (a destra).

Come funziona la memoria NAND Flash?

Un banco di memoria NAND è l’insieme di tante piccole celle che contengono le informazioni sotto forma di bit. Per salvare i dati ricevuti dal processore, il controller non fa altro che accendere (1) o spegnere (0) i bit delle celle. Il numero di bit contenuti in ciascuna cella di memoria determina la nomenclatura impiegata per i chip NAND Flash.

Nel caso in cui ogni cella memorizzi un singolo bit di informazione si parla di SLC (Single Level Cell). Se i bit in ciascuna cella sono due, si parla invece di memoria MLC (Multi Level Cell). Quando i bit sono tre, allora la memoria è di tipo TLC (Triple Level Cell). Alcuni produttori hanno già avviato la produzione di NAND QLC (Quad Level Cell), capace di memorizzare quattro bit all’interno di ciascuna cella.

Siccome lo spazio fisico a disposizione sul PCB (circuito stampato) di un SSD è limitato, incrementare il numero di bit per cella permette ai produttori di aumentare la densità dei dati. In questo modo, a parità di superficie occupata, si possono memorizzare il doppio, il triplo o il quadruplo di dati rispetto ad una soluzione SLC. Aumentare i bit permette di costruire dischi più capiente e al tempo stesso di abbassare i costi di produzione.

Tuttavia, con l’aumentare dei bit diminuiscono le prestazioni e l’affidabilità. La vicinanza delle celle causa interferenze e fenomeni elettronici che riducono l’aspettativa di vita della memoria, oltre che la permanenza dei dati. Per questo motivo, le soluzioni SLC sono adottate in ambito enterprise, mentre le TLC e le QLC sono ampiamente diffuse a livello consumer per via dei costi contenuti.

SLC (Single Level Cell)

Le celle NAND SLC memorizzano un bit in ciascuna cella. Questo tipo di memoria flash offre letture e scritture estremamente rapide, e ha il vantaggio di essere molto più duraturo e affidabile. Per questi motivi, le SLC sono utilizzate all’interno di datacenter, server e soluzioni di storage di livello enterprise. Visti i costi elevati, la diffusione a livello consumer è minima.

  • Pro: migliori prestazioni, migliore durata.
  • Contro: costi elevati.
  • Consigliati per: uso industriale e carichi di lavoro elevati, come nei server e datacenter.

MLC (Multi Level Cell)

Rispetto alle SLC, le memorie flash MCL raddoppiano il numero di bit per cella. Questo vantaggio si traduce in minori costi di produzione, a discapito però di prestazioni e durata. Esistono anche memorie MLC espressamente realizzate per l’ambito enterprise (dette eMLC). Esse offrono prestazioni simili a quelle delle SLC, ma ad un costo ridotto.

  • Pro: costi minori rispetto alle SLC. Prestazioni elevate.
  • Contro: durata inferiore rispetto alle SLC.
  • Consigliati per: carichi di lavoro elevati, content creation.

TLC (Triple Level Cell)

Le celle con tre bit sono dette TLC. Sono le più utilizzate in ambito consumer perché hanno bassi costi di produzione e, nonostante siano meno durature delle soluzioni precedenti, garantiscono comunque una buona durata nel tempo.

  • Pro: costi minori rispetto alle MLC.
  • Contro: più lente e meno durature rispetto alle MLC.
  • Consigliati per: mercato consumer, gaming, ufficio.

QLC (Quad Level Cell)

Con quattro bit per cella, le memorie flash QLC sono le più economiche da produrre. Il più grande svantaggio riguarda l’affidabilità, perché le celle possono sostenere un numero minore di cicli di lettura e scrittura rispetto alle altre tipologie di memoria.

  • Pro: la densità elevata permette di creare dischi SSD molto capienti a costi contenuti.
  • Contro: meno durature rispetto alle TLC.
  • Consigliati per: macchine di fascia bassa, netbook.

Durata e affidabilità nella vita reale

Abbiamo parlato di durata e affidabilità delle memorie flash. L’aspettativa di vita di un disco SSD dipende direttamente dal tipo di memoria NAND scelta in fase di progettazione. I dischi SLC durano più degli SSD TLC, ma ovviamente hanno costi di gran lunga maggiori. Ma quanto dura realmente un SSD?

Per rispondere occorre introdurre il concetto di TBW, o Total Bytes Written. È una grandezza che dà una stima di quanti byte possano essere scritti su disco prima che questo si degradi. In linea di massima, le memorie SLC offrono i valori più alti di TBW, mentre le QLC quelli più bassi.

Poiché viene espressa in TB, spesso la dicitura “Total Bytes Written” è interscambiabile con “Tera Bytes Written”. Si tratta di una pignoleria, ma è giusto farla presente per evitare confusione. Chissà, forse in futuro i TBW (Total Bytes Written) saranno espressi in PTW (Peta Byte Written) e non ci sarà più alcuna confusione in merito.

Nessun disco SSD può funzionare in eterno, ma l’avanzamento tecnologico ha permesso di costruire NAND sempre più ottimizzate e resistenti. I dischi TLC di cinque anni fa non sono minimamente comparabili a quelli moderni, sia in materia di prestazioni che di durata. Inoltre, i controller di memoria offrono sistemi di correzione degli errori (ECC) capaci di sopperire alle naturali limitazioni delle celle di memoria multi livello.

Numerosi test di settore hanno dimostrato che gli SSD, anche i più economici, sono in grado di superare (spesso di molto) le specifiche di TBW dichiarate dai produttori. In scenari normali d’utilizzo, un SSD può durare anche 10 anni.

Se stai considerando un SSD TLC o QLC per produttività, ufficio o gaming, puoi essere certo che la maggior parte dei dischi in commercio ti possa accompagnare per molti anni a venire. Questi scenari di utilizzo sono considerati leggeri in confronto a quelli enterprise e, pertanto, possono tranquillamente fare affidamento su memorie TLC o QLC.

Se stai valutando l’acquisto di un nuovo disco SSD, ti consiglio la guida all’acquisto per individuare il miglior SSD che faccia al caso tuo.

La situazione del mercato

La maggior parte dei dischi presenti sul mercato adotta celle di tipo TLC. Alcuni prodotti, specialmente dedicati ai poweruser, usano flash di tipo MLC, mentre le SLC sono ormai appannaggio del solo mercato business. Le memorie QLC sono di recente introduzione, e non hanno ancora guadagnato ampie fette di mercato.

SLCMLCTLCQLC
Prestazioni5432
Affidabilità5432
Costo2344
UtenzaEnterpriseEnthusiast
Content creator
Consumer
Gaming
Consumer
Tabella comparativa delle varie tipologie di memoria NAND Flash.

È interessante notare che in alcuni casi i produttori scelgono soluzioni ibride per i propri SSD. Non è raro trovare dischi allo stato solido che impiegano flash TLC affiancate a piccole porzioni di SLC, utilizzate come cache. Grazie a questo escamotage, i dischi guadagnano sul fronte prestazionale pur mantenendo i prezzi bassi (e la minore affidabilità) tipici delle memorie multi-bit.

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