Kingston amplia la linea di SSD Design-In con una tecnologia della memoria flash di prossima generazione

L'ultima generazione di SSD Design-In di Kingston si basa su un'architettura della flash 3D stacked TLC e QLC a 112 e 176 strati. Questa nuova tecnologia flash consente di ottenere SSD di capacità e prestazioni superiori rispetto alla precedente tecnologia a 96 strati, senza sacrificare l'affidabilità o la longevità. Gli SSD Design-In di Kingston utilizzano memorie flash progettate per soddisfare le esigenze di longevità espresse da un'ampia gamma di sistemi dedicati per applicazioni specifiche. La longevità delle unità SSD è un fattore cruciale nei sistemi dedicati per applicazioni specifiche, proprio a causa della lunga vita operativa tipica di tali sistemi. La memoria flash stacked e con molti strati è vantaggiosa anche in termini di costi, in quanto consente di realizzare SSD di maggiore capacità pur rispettando il budget dei clienti.

(Immagine per gentile concessione di Kingston)

L'evoluzione delle memorie flash è in corso ormai da diversi anni. In questo processo, tuttavia, si è diffusa l'idea errata che, per ridurre i die delle flash NAND, l'utente debba rinunciare alla longevità e all'affidabilità delle unità SSD. Un'idea sia vera che falsa. Ripercorriamo le origini delle unità SSD e ciò che abbiamo imparato lungo il percorso, sperando di eliminare ogni dubbio sull'utilizzo delle unità SSD di ultima generazione nelle applicazioni informatiche.

Quando nacque l'idea di utilizzare le unità SSD al posto dei dischi rigidi, il timore maggiore degli utenti era che si usurassero con il tempo a causa del modo in cui la memoria flash è programmata a livello cellulare. Il timore era "se scrivo troppo spesso sull'unità SSD, questa si guasterà e perderò tutti i miei dati". In seguito fu chiaro che si trattava di un timore infondato. Nei primi tempi però, il settore informatico segnalava che le unità SSD tendevano a "congelarsi", ovvero a guastarsi e a non essere più recuperabili. A volte, questo "congelamento" ha comportato la perdita di dati. Il problema, comunque, venne rapidamente risolto grazie ai miglioramenti apportati al firmware dell'SSD.

Kingston ha compreso fin dall'inizio l'importanza di informare i clienti sull'usura e l'affidabilità delle unità SSD e di garantire la sicurezza dei loro dati. Ha messo in atto una campagna di formazione di due anni in tutto il mondo per parlare ai propri clienti delle unità SSD. La campagna si è rivelata molto efficace, in quanto l'adozione delle unità SSD nei sistemi basati su client è avvenuta rapidamente negli anni successivi.

Le prime unità SSD più diffuse basate su flash furono costruite utilizzando la tecnologia SLC (cella livello singolo) e MLC (cella multilivello). All'epoca, la SLC aveva una valutazione dei cicli di programmazione/cancellazione di 100.000 cicli, mentre per la MLC era di 5.000. Le memorie flash SLC erano destinate principalmente alle unità SSD utilizzate nei server aziendali, grazie alla loro elevata longevità, mentre la MLC veniva impiegata soprattutto per notebook e PC desktop.

Dopo aver consegnato milioni di SSD, e ottenuto informazioni sui carichi di lavoro degli utenti, i produttori sono riusciti a capire meglio la loro usura. Si è stabilito che gli SSD di prima generazione costruiti con flash SLC e MLC offrivano una longevità molto superiore a quella necessaria per entrambi i segmenti di applicazione. Ad esempio, si è visto che le unità SSD client che utilizzano la tecnologia flash MLC per le applicazioni tipiche da ufficio e la navigazione sul Web funzioneranno in modo affidabile per oltre 20 anni, superando di gran lunga la vita utile del computer in cui sono installate. Le stesse analisi sono state eseguite per le unità SSD aziendali utilizzate nei server più diffusi. Sebbene il carico di lavoro di un server sia molto diverso da quello di un client, la longevità extra garantita dalla memoria flash SLC ha determinato la realizzazione di un'unità SSD aziendale di durata molto superiore alla vita utile dei server. Tali risultati hanno indotto il settore SSD a riprendere in considerazione il tipo di flash utilizzata sia per i client che per i server.

Costo e longevità

La memoria flash rappresenta l'80% del costo del materiale di un'unità SSD e quelle progettate per una maggiore longevità costano più di quelle normali. A seguito di queste constatazioni, i produttori, come Kingston, hanno iniziato a concentrarsi sulla progettazione di SSD in base alle applicazioni in cui sarebbero stati utilizzati, evitando di aggiungere costi dove non era necessario. Questa strategia di progettazione ha un grande vantaggio in termini di costi per l'utente finale, che non paga per una maggiore longevità di cui non usufruirà mai.

Un altro aspetto dell'affidabilità di queste unità è rappresentato dai progressi nella tecnologia dei controller per SSD. Tutte le unità SSD sono dotate di un sofisticato controller della flash che gestisce le letture e le scritture sull'unità, la distribuzione dell'usura e la correzione degli errori. I controller delle flash utilizzano un firmware proprietario creato appositamente per ogni particolare tipo di memoria. Ciò significa che il codice del firmware è ottimizzato specificamente per un particolare tipo di flash, il che ne garantisce una gestione migliore e, in definitiva, una maggiore affidabilità dell'unità SSD.

Oggi le unità SSD SLC e MLC sono disponibili solo presso un numero limitato di fornitori, sono destinate ad applicazioni di nicchia e il loro prezzo è molto elevato. Per i portatili, i desktop e i server più diffusi i produttori come Kingston utilizzano flash TLC (cella a tre livelli) e QLC (cella a quattro livelli) per i loro SSD di ultima generazione. Gli SSD basati su TLC e QLC offrono oggi al cliente finale il miglior equilibrio tra longevità, affidabilità e costo per le applicazioni client e aziendali. Oggi gli utenti hanno la possibilità di scegliere tra numerosi tipi di SSD che soddisfano le prestazioni e la longevità desiderate al prezzo più basso della storia di queste memorie di massa.

Un approfondimento sulle flash TLC e QLC

La memoria flash TLC è di tipo NAND e memorizza tre bit di dati per cella. La memoria flash TLC è oggi la più utilizzata per le unità SSD, sia per le applicazioni client sia per quelle aziendali. Le unità SSD TLC sono ideali per un'ampia varietà di carichi di lavoro in cui letture e scritture sono approssimativamente uguali. Questo tipo di carico di lavoro è comune nei PC consumer, nei PC client/ufficio e anche nella maggior parte dei carichi di lavoro dei server. QLC è invece composta da celle a quattro livelli. Con questo tipo di memoria flash, vengono memorizzati quattro bit di dati per cella. Le unità SSD QLC offrono in genere una longevità inferiore rispetto alla tecnologia TLC, ma il loro costo è inferiore. Sono ideali come unità di maggiore capacità utilizzate in applicazioni dedicate principalmente alla lettura. Si tratta di applicazioni che scrivono dati di rado e che effettuano letture sia di frequente che raramente. Ciò che rende interessanti le unità SSD QLC è il loro prezzo contenuto. Possono ridurre significativamente i costi complessivi del sistema, grazie a un costo inferiore del 10% rispetto alle unità SSD TLC.

Il passaggio a unità SSD di maggiore capacità

Come nel settore dei dischi rigidi, le unità SSD a più bassa capacità diventano sempre più grandi ogni due anni, grazie all'evoluzione della tecnologia delle memorie flash. Gli utenti richiedono unità SSD di maggiore capacità anche per memorizzare e acquisire più dati nelle loro applicazioni. Sia le unità SSD basate su TLC sia quelle basate su QLC oggi sono generalmente considerate "economiche", quindi gli utenti tendono a farne incetta. Per alcuni sistemi dedicati per applicazioni specifiche, in cui la longevità del sistema è importante, questo limite di capacità superiore delle unità SSD può avere un vantaggio in termini di durata. Le unità SSD possono essere configurate dall'utente per aumentare la longevità semplicemente partizionandole con un'ampia area di riserva. Tecnicamente, questa soluzione è detta "overprovisioning" e consente al controller dell'SSD di utilizzare l'area di riserva per i blocchi ritirati e per una distribuzione dell'usura più efficiente.

Ulteriori caratteristiche di affidabilità integrate negli SSD di Kingston

• Gli SSD Design-In di Kingston includono un'ampia gamma di caratteristiche di affidabilità cruciali per applicazioni specifiche.
• Throttling termico - Le unità SSD di Kingston includono un meccanismo di throttling termico nel firmware che riduce le prestazioni se si avvicinano alla temperatura massima di funzionamento. Grazie a questa tecnologia, si evita che l'unità si guasti e, soprattutto, che i dati degli utenti vadano persi.
• Durata - Le unità SSD di Kingston sono più durevoli dei dischi rigidi rotanti, in quanto non hanno parti in movimento che possono usurarsi o rompersi prematuramente. Ciò le rende ideali per le applicazioni in veicoli mobili e per i sistemi che vengono spostati spesso da un luogo all'altro. Le unità SSD sono ideali per gli ambienti soggetti a forti urti e vibrazioni.
• Protezione contro l'improvvisa perdita di alimentazione - Le unità SSD Design-In di Kingston integrano funzioni del firmware per la protezione contro perdite di alimentazione inattese. In alcuni ambienti, l'improvvisa perdita di alimentazione è talvolta una condizione inevitabile e le unità SSD devono avere una protezione integrata per garantire un ripristino corretto al ritorno dell'alimentazione. I test di perdita di alimentazione improvvisa sono una parte fondamentale del processo di certificazione di Kingston per tutte le unità SSD prodotte.
• Test sul 100% degli SSD - Kingston testa tutti gli SSD che escono dalle sue linee di produzione. Kingston ha investito miliardi di dollari in apparecchiature di collaudo per garantire il massimo livello di qualità e un basso tasso di guasti.