Como o QLC e o TLC estão a sobrecarregar os seus SSDs

Existem muitos termos diferentes que pode encontrar quando pretende adicionar uma nova unidade ao seu PC ou portátil. Quer se trate de armazenamento adicional ao que já tem ou de substituir a unidade principal do SO da sua máquina. Centramo-nos aqui nas SSD, uma vez que se trata da tecnologia mais recente e, para além de alguns nichos, os discos rígidos de pratos giratórios não são particularmente relevantes para os PCs modernos.

Neste artigo, vamos analisar os diferentes tipos de chips de memória flash NAND que se encontram no centro dos SSD, abrangendo as tecnologias que surgiram ao longo dos anos, mas também nos concentrando naquelas que ainda são relevantes atualmente.

Vale a pena começar por dizer que SSD significa Solid State Drive (unidade de estado sólido) e, tal como o nome sugere, esta tecnologia de armazenamento baseia-se numa memória flash não volátil. Esta forma de armazenamento é muito mais rápida do que as unidades de disco rígido (HDD), proporcionando um acesso e uma taxa de transferência num nível completamente diferente dos HDD. Por exemplo, os HDDs atingem um máximo de 100-200MB/s, enquanto os mais recentes SSDs PCIe 5.0 podem atingir mais de 10.000MB/s. As SSDs são simplesmente mais rápidas do que os equivalentes em HDD.

Para compreender o funcionamento de uma SSD, é necessário ir até aos seus blocos de construção fundamentais: a célula flash NAND que contém a informação que se pretende reter. A tecnologia SSD evoluiu rapidamente do armazenamento de um único bit por célula (como utilizado em SLC), para dois bits por célula (MLC), depois para três bits por célula (TLC) e, mais recentemente, para quatro bits por célula (QLC), tudo numa questão de poucos anos.

Porque é que a transição foi tão rápida? Três razões:

• A tecnologia SSD melhorou muito rapidamente
• A produção de flash da indústria mudou rapidamente para a tecnologia mais recente
• O custo-benefício das novas tecnologias significava mais gigabytes por dólar

Passar de SLC para MLC duplica a densidade da célula. A passagem para TLC proporcionou uma densidade adicional de 50% e a última passagem para QLC proporcionou uma densidade adicional de 33%. Por exemplo: um SSD M.2 normal (utilizando o formato M.2 2280) poderia estar limitado a apenas 128 GB de capacidade utilizando a tecnologia SLC (uma capacidade típica quando os SSD foram lançados pela primeira vez) pode agora ser substituído por uma unidade com a mesma dimensão física mas que oferece até 8 TB de armazenamento utilizando a tecnologia flash QLC.

Este enorme aumento de capacidade também não é exageradamente caro, porque cada melhoria na tecnologia subjacente equivale a uma redução no custo NAND por GB. A resistência e as latências são afectadas pelo armazenamento de mais dados em cada célula, mas, de um modo geral, isto é positivo.

Demora mais tempo a gravar vários bits numa única célula, o que significa que os SSD SLC são a opção mais rápida que existe, mas são significativamente mais caros por causa disso. Por vários factores. Também não são remotamente necessárias para jogos normais de PC ou mesmo para aplicações de estações de trabalho. Atualmente, o único lugar onde se vêem SSD SLC é em alguns servidores.

A tecnologia mais recente a chegar ao mercado foi o desenvolvimento do 3D NAND, que permite aos fabricantes empilhar as camadas de células umas sobre as outras. Isto não só ajuda na densidade dos SSD, como também beneficia o desempenho e a eficiência energética. A tecnologia 3D NAND tornou-se rapidamente a norma e seria difícil encontrar uma unidade moderna que fosse construída com esta tecnologia.

À medida que os sistemas operativos, os jogos e outras aplicações crescem, não deve ser uma surpresa saber que a CORSAIR utiliza 3D NAND para oferecer opções de armazenamento maiores em todos os seus SSDs M.2. Até 8 TB estão disponíveis usando o fator de forma M.2 2280, enquanto SSDs minúsculos, como o M.2 2230 MP600 MINI, estão disponíveis em capacidades significativas.

Vamos analisar em pormenor os quatro tipos diferentes de chips:

• Pro: Maior resistência, desempenho mais rápido
• Contras: Muito caro e capacidades reduzidas

A NAND de célula de nível único (SLC) armazena apenas 1 bit de informação por célula. É normalmente utilizada para servidores e outras aplicações industriais que exigem resistência acima de tudo. Estas unidades custam cerca de 30 vezes mais do que a NAND QLC e, quando se olha para o popular formato M.2, estão limitadas a apenas 128 GB.

• Pro: Mais barato do que SLC
• Contras: Mais lento e oferece menos resistência do que o SLC

A NAND de célula multinível (MLC) armazena vários bits por célula. Na prática, isto equivale a 2 bits por célula.

A MLC encontra-se normalmente em produtos industriais em que a resistência não é tão importante como exigiria a NAND SLC e em unidades de clientes em que é necessária uma resistência superior à disponível nas opções TLC/QLC.

A CORSAIR lançou seu primeiro SSD MLC em 2009. O CORSAIR MP500 ainda está disponível para compra e ainda usa flash MLC NAND. No entanto, as ofertas mais recentes abandonaram essa tecnologia, pois as unidades TLC e QLC são simplesmente melhores para a maioria dos utilizadores.

• Pro: Mais baratos e com capacidades elevadas
• Contra: Baixa resistência

A NAND de célula de nível triplo (TLC) pode armazenar 3 bits por célula, enquanto a NAND de célula de nível quádruplo (QLC) pode armazenar 4 bits por célula. A maioria dos SSDs de consumo no mercado atual utiliza Flash NAND TLC ou QLC.

A CORSAIR usa TLC NAND em seus SSDs mais rápidos disponíveis atualmente. Unidades como o PCIe 5.0 MP700 e o PCIe 4.0 MP600 PRO LPX usam TLC NAND. Essas unidades são projetadas para sistemas de alto desempenho e são construídas para abrigar seu sistema operacional principal e seus aplicativos mais usados.

Existem também algumas unidades QLC na nossa linha, que foram concebidas a pensar em capacidades de armazenamento elevadas ou quando a relação qualidade/preço é fundamental. A gama MP600 Core XT oferece o melhor custo por gigabyte de todas as nossas ofertas e é uma óptima opção para quem tem um orçamento apertado.