Cómo QLC y TLC potencian las unidades SSD

Hay muchos términos diferentes que encontrará cuando quiera añadir una nueva unidad a su PC o portátil. Ya se trate de almacenamiento adicional al que ya tiene o de sustituir la unidad principal del sistema operativo de su máquina. Aquí nos centraremos en las unidades SSD, ya que se trata de la tecnología más reciente y, más allá de algunos nichos, los discos duros de plato giratorio no son especialmente relevantes para los PC modernos.

En este artículo repasaremos los distintos tipos de chips de memoria flash NAND que encontrará en el corazón de las unidades SSD, cubriendo las tecnologías que han aparecido a lo largo de los años, pero centrándonos también en las que siguen siendo relevantes hoy en día.

Conviene empezar diciendo que SSD son las siglas de Solid State Drive (unidad de estado sólido) y que, como su nombre indica, esta tecnología de almacenamiento se basa en una memoria flash no volátil. Esta forma de almacenamiento es mucho más rápida que las unidades de disco duro (HDD), ya que proporciona un acceso y un rendimiento a un nivel completamente distinto de las HDD. Por ejemplo, los HDD alcanzan un máximo de entre 100 y 200 MB/s, mientras que las últimas SSD PCIe 5.0 pueden llegar a superar los 10.000 MB/s. Las SSD son más rápidas que sus equivalentes en disco duro.

Para entender cómo funciona una SSD, hay que profundizar en sus componentes fundamentales: la celda flash NAND que contiene la información que se desea conservar. La tecnología SSD ha evolucionado rápidamente desde el almacenamiento de un solo bit por celda (como se utiliza en SLC), a dos bits por celda (MLC), luego a tres bits por celda (TLC) y, más recientemente, a cuatro bits por celda (QLC), todo ello en cuestión de unos pocos años.

¿Por qué la transición ha sido tan rápida? Por tres razones:

• La tecnología SSD mejoró muy rápidamente
• La producción de flashes de la industria cambió rápidamente a la última tecnología
• Las ventajas económicas de las nuevas tecnologías se traducen en más gigabytes por dólar.

Pasar de SLC a MLC duplica la densidad celular. El paso a TLC supuso un 50% más de densidad y, el último salto a QLC, un 33% más. A modo de ejemplo: una unidad SSD M.2 normal (que utiliza el factor de forma M.2 2280) podría limitarse a sólo 128 GB de capacidad utilizando la tecnología SLC (una capacidad típica cuando se lanzaron por primera vez las unidades SSD) puede sustituirse ahora por una unidad del mismo tamaño físico pero que ofrece hasta 8 TB de almacenamiento utilizando la tecnología flash QLC.

Este enorme aumento de la capacidad tampoco es descabelladamente caro, porque cada mejora de la tecnología subyacente equivale a una reducción del coste de la NAND por GB. La resistencia y las latencias se ven afectadas por el almacenamiento de más datos en cada celda, pero en general, esto es un beneficio neto.

Se tarda más tiempo en escribir varios bits en una sola celda, lo que significa que las SSD SLC son la opción más rápida que existe, pero son significativamente más caras por ello. Por múltiples factores. Además, no son ni remotamente necesarios para juegos de PC normales o incluso aplicaciones de estación de trabajo. En la actualidad, las SSD SLC sólo se utilizan en algunos servidores.

La tecnología más reciente en llegar al mercado ha sido el desarrollo de la NAND 3D, que permite a los fabricantes apilar las capas de celdas unas sobre otras. Esto no sólo contribuye a la densidad de las unidades SSD, sino que también mejora el rendimiento y la eficiencia energética. La NAND 3D se ha convertido rápidamente en el estándar y será difícil encontrar una unidad moderna que la utilice.

A medida que crecen los sistemas operativos, los juegos y otras aplicaciones, no debería sorprendernos saber que CORSAIR utiliza 3D NAND para ofrecer mayores opciones de almacenamiento en todas sus unidades SSD M.2. Hasta 8 TB están disponibles utilizando el factor de forma M.2 2280, mientras que las pequeñas SSD, como la M.2 2230 MP600 MINI están disponibles en capacidades significativas.

Veamos en detalle los cuatro tipos de chips:

• A favor: Mayor resistencia, mayor rendimiento
• En contra: Muy caro y con poca capacidad

La NAND de celda de nivel único (SLC) almacena sólo 1 bit de información por celda. Se suele utilizar para servidores y otras aplicaciones industriales que requieren resistencia por encima de todo lo demás. Estas unidades cuestan unas 30 veces más que las NAND QLC y, en el popular formato M.2, están limitadas a solo 128 GB.

• A favor Más barato que el SLC
• Desventaja: Es más lento y ofrece menos resistencia que el SLC.

La tecnología NAND de celdas multinivel (MLC) almacena varios bits por celda. En la práctica, esto equivale a 2 bits por celda.

La MLC suele encontrarse en productos industriales en los que la resistencia no es tan importante como requeriría la NAND SLC y en unidades de cliente en las que se necesita una resistencia superior a la que ofrecen las opciones TLC/QLC.

CORSAIR lanzó su primera SSD MLC en 2009. El CORSAIR MP500 todavía está disponible y sigue utilizando flash NAND MLC. Sin embargo, las ofertas más recientes se han alejado de esta tecnología, ya que las unidades TLC y QLC son simplemente mejores para la mayoría de los usuarios.

• Pro: La más barata y de mayor capacidad
• Contra: Poca resistencia

La NAND de triple celda de nivel (TLC) puede almacenar 3 bits por celda, mientras que la NAND de cuádruple celda de nivel (QLC) puede almacenar 4 bits por celda. La mayoría de las unidades SSD de consumo del mercado actual utilizan Flash NAND TLC o QLC.

CORSAIR utiliza TLC NAND en sus unidades SSD más rápidas disponibles en la actualidad. Unidades como la PCIe 5.0 MP700 y la PCIe 4.0 MP600 PRO LPX utilizan NAND TLC. Estas unidades están diseñadas para sistemas de alto rendimiento y están fabricadas para alojar su sistema operativo principal y sus aplicaciones más utilizadas.

También hay algunas unidades QLC en nuestra gama, diseñadas para grandes capacidades de almacenamiento o cuando la relación calidad-precio es primordial. La gama MP600 Core XT ofrece el mejor coste por gigabyte de todas nuestras ofertas, por lo que resulta ideal para quienes tienen un presupuesto ajustado.