In che modo QLC e TLC potenziano le unità SSD

Ci sono molti termini diversi che si incontrano quando si vuole aggiungere una nuova unità al proprio PC o portatile. Sia che si tratti di aggiungere spazio di archiviazione a quello già presente, sia che si tratti di sostituire l'unità principale del sistema operativo. In questa sede ci concentreremo sulle unità SSD, in quanto si tratta della tecnologia più recente e, a parte alcune nicchie, le unità disco a piatti rotanti non sono particolarmente rilevanti per i PC moderni.

In questo articolo esamineremo i diversi tipi di chip di memoria flash NAND che si trovano nel cuore delle unità SSD, esaminando le tecnologie che sono apparse nel corso degli anni, ma concentrandoci anche su quelle che sono ancora rilevanti oggi.

Vale la pena di iniziare dicendo che SSD è l'acronimo di Solid State Drive (unità a stato solido) e, come suggerisce il nome, questa tecnologia di archiviazione si basa su una memoria flash non volatile. Questa forma di archiviazione è molto più veloce delle unità disco rigido (HDD) e offre un accesso e una velocità di trasmissione completamente diversi da quelli delle HDD. Ad esempio, le unità disco rigido raggiungono al massimo i 100-200 MB/s, mentre le più recenti unità SSD PCIe 5.0 possono arrivare a oltre 10.000 MB/s. Le unità SSD sono semplicemente più veloci degli equivalenti HDD.

Per comprendere il funzionamento di un'unità SSD, è necessario scendere fino ai suoi elementi fondamentali: la cella NAND flash che contiene le informazioni che si desidera conservare. La tecnologia delle unità SSD si è rapidamente evoluta dalla memorizzazione di un singolo bit per cella (come nel caso di SLC), a due bit per cella (MLC), quindi a tre bit per cella (TLC) e, più recentemente, a quattro bit per cella (QLC), il tutto nel giro di pochi anni.

Perché la transizione è avvenuta così rapidamente? Per tre motivi:

• La tecnologia SSD è migliorata molto rapidamente
• La produzione di flash industriali si è rapidamente spostata verso la tecnologia più recente.
• I vantaggi in termini di costi delle nuove tecnologie hanno permesso di ottenere più gigabyte per dollaro.

Il passaggio da SLC a MLC raddoppia la densità delle cellule. Il passaggio a TLC ha fornito un ulteriore 50% di densità e l'ultimo salto a QLC ha fornito un ulteriore 33% di densità. A titolo di esempio, una normale unità SSD M.2 (che utilizza il fattore di forma M.2 2280) che poteva essere limitata a soli 128 GB di capacità utilizzando la tecnologia SLC (una capacità tipica al momento del lancio delle unità SSD) può ora essere sostituita da un'unità delle stesse dimensioni fisiche ma che offre fino a 8 TB di spazio di archiviazione utilizzando la tecnologia flash QLC.

Questo enorme aumento di capacità non è nemmeno esageratamente costoso, perché ogni miglioramento della tecnologia sottostante equivale a una riduzione del costo della NAND per GB. La resistenza e le latenze risentono dell'immagazzinamento di più dati in ogni cella, ma nel complesso si tratta di un risultato netto positivo.

La scrittura di più bit su una singola cella richiede più tempo, il che significa che le unità SSD SLC sono l'opzione più veloce, ma sono significativamente più costose. Per molteplici fattori. Inoltre, non sono nemmeno lontanamente necessari per i normali giochi su PC o per le applicazioni workstation. L'unico posto in cui si vedono oggi le unità SSD SLC è in alcuni server.

La tecnologia più recente ad arrivare sul mercato è stata lo sviluppo della 3D NAND, che consente ai produttori di impilare gli strati di celle uno sull'altro. Questo non solo contribuisce alla densità delle unità SSD, ma anche alle prestazioni e all'efficienza energetica. La 3D NAND è diventata rapidamente lo standard e sarebbe difficile trovare un'unità moderna costruita con questa tecnologia.

Con la crescita dei sistemi operativi, dei giochi e di altre applicazioni, non dovrebbe sorprendere che CORSAIR utilizzi 3D NAND per offrire opzioni di archiviazione più ampie in tutti i suoi SSD M.2. Il fattore di forma M.2 2280 offre fino a 8 TB, mentre le piccole unità SSD, come la M.2 2230 MP600 MINI, sono disponibili in capacità significative.

Entriamo nel dettaglio dei quattro diversi tipi di patatine:

• Pro: massima resistenza e prestazioni elevate
• Contro: molto costoso e con basse capacità

Le NAND a singolo livello (SLC) memorizzano solo 1 bit di informazioni per cella. È tipicamente utilizzata per i server e altre applicazioni industriali che richiedono una resistenza superiore a tutto il resto. Queste unità costano circa 30 volte di più rispetto alle NAND QLC e, se si considera il popolare formato M.2, sono limitate a soli 128 GB.

• Pro: Più economico di SLC
• Contro: è più lento e offre una minore resistenza rispetto a SLC

Le NAND a celle multilivello (MLC) memorizzano più bit per cella. In pratica, questo equivale a 2 bit per cella.

La tecnologia MLC è solitamente utilizzata nei prodotti industriali, dove la resistenza non è così importante da richiedere una NAND SLC, e nelle unità dei clienti, dove è necessaria una resistenza migliore di quella disponibile con le opzioni TLC/QLC.

CORSAIR ha lanciato la sua prima unità SSD MLC nel 2009. Il modello CORSAIR MP500 è ancora disponibile e utilizza ancora la memoria NAND MLC. Le offerte più recenti si sono però allontanate da questa tecnologia, poiché le unità TLC e QLC sono semplicemente migliori per la maggior parte degli utenti.

• Pro: Più economico e ad alta capacità
• Contro: bassa resistenza

La NAND a triplo livello (TLC) può memorizzare 3 bit per cella, mentre la NAND a quadruplo livello (QLC) può memorizzare 4 bit per cella. La maggior parte delle unità SSD consumer oggi sul mercato utilizza NAND Flash TLC o QLC.

CORSAIR utilizza NAND TLC sulle sue unità SSD più veloci oggi disponibili. Unità come la PCIe 5.0 MP700 e la PCIe 4.0 MP600 PRO LPX utilizzano entrambe NAND TLC. Queste unità sono progettate per sistemi ad alte prestazioni e sono costruite per ospitare il sistema operativo principale e le applicazioni più utilizzate.

Nella nostra linea sono presenti anche alcune unità QLC, progettate per capacità di memorizzazione elevate o quando il rapporto qualità-prezzo è fondamentale. La gamma MP600 Core XT offre il miglior costo per gigabyte di tutte le nostre offerte ed è un'ottima scelta per chi ha un budget limitato.