Debiut nowego typu dysków SSD: te ceny i pojemności pozwolą wyprzeć HDD?

Ceny dysków SSD maleją z roku na rok, i to w całkiem szybkimtempie. Tymczasem ceny dysków talerzowych od lat stoją w miejscu.Czemu zatem wciąż widzimy na rynku tanie laptopy z obowiązkowymi„superszybkimi” dyskami 500 GB HDD 5400 RPM? Odpowiedź jestprosta: w przeliczeniu na gigabajt pojemności, cena dyskówpółprzewodnikowych wciąż może być nawet pięciokrotnie wyższaod dysków talerzowych. W tym roku może jednak się to zmienić. Narynku debiutuje właśnie nowa technologia SSD, która powinnaprzyczynić się do kolejnego znaczącego spadku cen SSD. Micronwprowadził na rynek dysk QLC, Quad-Level Cell. Czy jednak w imięniższej ceny i większej pojemności będziemy gotowi na skutkiuboczne większej gęstości zapisu na komórkę NAND?

Pierwszym zastosowanym w pececie dyskiem półprzewodnikowym byłnajprawdopodobniej 2,5-calowy model SanDiska, wprowadzony na rynek w1991 roku – o oszałamiającej pojemności 20 MB, w cenie okrągłegotysiąca dolarów. 50 dolarów za megabajt? Pomimo oszałamiającejceny znalazł on zastosowanie w najmocniejszych modelach Thinkpadów,wtedy jeszcze produkowanych przez IBM-a. Była to jednak tylkociekawostka, współczesne SSD z pamięciami NAND pojawiły sięraptem 10 lat temu, na przełomie 2008 i 2009 roku.

Dane w pamięci flash NAND przechowywane są w niezależnychkomórkach pamięci, wykonanych z tranzystorów z pływającą bramką(FGMOS). Początkowo każda taka komórka miała dwa możliwe stany(Single-level cell, SLC), tak więc w każdej można było przechowaćbit danych. Działało to szybko i niezawodnie, ale pojemność byłamała, a koszt wysoki.

W okolicach 2014 roku upowszechniły się pamięci Multi-levelcell, MLC. Były one w stanie przechować dwa bity na komórkę (zewzględu na cztery możliwe stany komórki). Zmniejszało to różnicemiędzy stanami i prowadziło do większego prawdopodobieństwabłędów odczytu, ale dzięki oprogramowaniu w kontrolerach dyskówzapewniającemu sprzętową korektę, problem ten był praktycznienieodczuwalny. Pojawienie się pamięci MLC przyniosło ważną dlakonsumentów zmianę: cena gigabajta na nośniku półprzewodnikowymspadła o niemal 40%.

Kolejnym krokiem były pamięci Triple-level cell, TLC,przechowujące trzy bity na komórkę (a więc mające osiemmożliwych stanów napięcia dla komórki). Pierwszy na rynektechnologię tę wprowadził Samsung w swoich dyskach serii 840 – ijej upowszechnienie (przy jednoczesnym pojawieniu siętrójwymiarowych pamięci 3D NAND) pozwoliło na zmniejszenie cenygigabajta o około 20%.

Już wtedy jednak widoczne były problemy z konstrukcją pamięciTLC, szczególnie na płaskich NAND-ach i przy wykorzystaniu starszejgeneracji litografii. Wielu obawiało się, że koszt TLC dlażywotności dysku będzie zbyt duży. Liczba cykli zapisu/odczytu,jakie jest w stanie znieść komórka pamięci jest bowiem odwrotnieproporcjonalna do liczby bitów przechowywanych w komórce. Im więcejpoziomów napięcia, tym trudniej poprawnie odczytać dane, tymniższa jest wydajność przy zapisie i krótszy cykl życia napędu.

Quad-level cell, QLC, miało być kolejnym krokiem naprzód.Cztery bity na komórkę pamięci oznacza szesnaście poziomównapięć, 33% większą pojemność i trzykrotnie mniejszą liczbęcykli zapisu/odczytu. Analitycy twierdzą też, że może oznaczaćceny o 16-20% niższe niż dla pamięci TLC. Zaczyna się robić toniepokojące – czy poszukując niższej ceny i większej pojemnościnie zapłacimy zbyt wiele pod kątem niezawodności? Micron, którywprowadził jako pierwszy na rynek dysk 5210 Ion Enterprise zpamięciami QLC twierdzi, że nie ma powodu do zmartwień.

Z danych firmy wynika bowiem, że wcale nie potrzebujemy takbardzo niezawodnych dysków SSD jakie do tej pory mieliśmy. Wostatnich latach obserwuje się we wdrożeniach biznesowychzmniejszenie liczby zapisów, i to mimo tego, że ilośćprodukowanych danych stale rośnie. Dyski stały się po prostuznacznie większe, komórki pamięci są znacznie rzadziejnadpisywane. W tym roku już 69% dysków ma odnotowywać mniej niżjeden cykl zapisu dziennie, jedynie 7% odnotowuje 10 cykli zapisu. W2021 roku prognozuje się, że 82% dysków SSD będzie odnotowywaćmniej niż jeden cykl zapisu dziennie, a jedynie 2% doświadczydziesięciu.

Póki co pierwszy dysk QLC Microna adresowany jest tylko dobiznesu, i będzie oferowany obok pamięci TLC, a nie zamiast nich –tam gdzie klient oczekuje większych pojemności dysku i lepszejceny. A pojemności są obiecujące, od 1,92 TB do 7,68 TB. Dzięki temu w niektórych zastosowaniach będzie mógł rywalizowaćz dyskami talerzowymi.

Modele dysków SSD z pamięcią QLCprzeznaczone na rynek konsumencki powinny pojawić się jeszcze w tymroku, choć Micron na razie niczego jednak nie zdradza. Jeśli jednakuda się wprowadzić na rynek napęd o pojemności 128 GB w cenieponiżej 50 dolarów, będzie to mogło być początkiem końcainstalowania w tanich laptopach dysków talerzowych. Klient i tak niebędzie rozumiał różnicy między TLC a QLC, ważne dla niegobędzie to, że Windows 10 uruchamia się w kilka sekund, a nie kilkaminut.