Tecnología flash NAND y discos de estado sólido (SSD)

Si posee una unidad flash USB o una tarjeta SD de Kingston, ya cuenta con productos que incorporan una memoria flash, también denominada flash NAND. En general, el consumo de la tecnología flash NAND se propagó exponencialmente en los últimos cinco años y, hoy en día, productos nuevos, como los discos SSD, son cada vez más comunes en dispositivos informáticos empresariales, ya sean portátiles y equipos de sobremesa o estaciones de trabajo y servidores.

A continuación, le presentamos un breve resumen de todo lo que necesita saber acerca de las memorias flash NAND.

Memoria flash NAND no volátil

Una de las ventajas de la tecnología flash NAND es su almacenamiento no volátil de los datos. A diferencia de la memoria DRAM, que necesita alimentación de manera continua para retener los datos, la memoria NAND los retiene incluso cuando no recibe alimentación, lo que la convierte en el almacenamiento ideal para dispositivos portátiles.

Tipos de flash NAND

En la actualidad, existen cinco tipos de almacenamiento de memoria flash NAND y la diferencia entre ellos es la cantidad de bits que cada celda puede almacenar. Cada celda puede almacenar datos: las NAND SLC guardan un bit por celda, las NAND MLC; dos bits por celda, las NAND TLC; tres bits por celda, las NAND QLC; cuatro bits por celda y las NAND PLC; cinco bits por celda. De este modo, las NAND SLC guardarán un «0» o un «1» en cada celda; las NAND MLC guardarán «00», «01», «10» o «11» en cada celda, y así sucesivamente. Estos cinco tipos de NAND ofrecen diferentes niveles de características de rendimiento y resistencia a determinados niveles de precio. Las SLC ofrecen el mejor rendimiento y son las más caras del mercado de NAND.

3D NAND

En la modalidad NAND 3D, varias capas de celdas de memoria se apilan verticalmente junto a las interconexiones entre las capas. El apilar varias capas de celdas de memoria en capas verticales posibilita una mayor capacidad de almacenamiento en menor espacio y potencia el rendimiento al permitir conexiones más cortas para cada celda de memoria. Además, reduce el coste por byte, en comparación con NAND 2D. Los dispositivos flash NAND 3D pueden utilizar diseños MLC, TLC o QLC.

Nivelación de desgaste de celdas NAND

Las celdas NAND no están diseñadas para durar para siempre. A diferencia de la DRAM, sus celdas se desgastarán con el transcurso del tiempo a medida que los ciclos de escritura resulten más arduos que los de lectura. Los dispositivos de almacenamiento NAND tienen un número limitado de ciclos de escritura, pero el nivelado de desgaste gestiona el deterioro de las celdas provocado por el controlador flash que se encuentra siempre en el dispositivo. Todas las unidades flash USB, las tarjetas SD y los discos SSD tienen un controlador NAND que gestiona la memoria flash NAND y ejecuta funciones tales como el nivelado de desgaste y la corrección de errores.

Para prolongar la vida útil de los dispositivos de almacenamiento NAND, el controlador flash NAND garantiza que todos los datos escritos se distribuyan de manera uniforme entre todos los bloques físicos del dispositivo con el objetivo de no desgastar un área de la NAND más rápido que las otras.

Discos de estado sólido (SSD)

En los últimos años, el coste de los dispositivos flash NAND se redujo lo suficiente como para que los nuevos dispositivos de almacenamiento primaros, como los discos de estado sólido, sean accesibles para sistemas de cliente y servidores. Los SSD sustituyen directamente a los discos duros (o a los discos duros rotativos estándares) en ordenadores con interfaces compatibles, como SATA o SAS.

Los SSD ofrecen ventajas significativas en cuanto a rendimiento y durabilidad con respecto a los discos duros. Los SSD no poseen piezas móviles; son dispositivos semiconductores. Debido a esto, los SSD no experimentan los problemas de latencias mecánicas que sufren los discos duros. Además, al no tener piezas móviles, los SSD pueden someterse a muchos más golpes y vibraciones que los discos duros. Por ello, son ideales para una gran variedad de aplicaciones portátiles y móviles.

Antiguamente, los discos de estado sólido se diseñaban con chips de memoria DRAM y eran caros, lo que los hacía adecuados solamente para aplicaciones de servidor muy exigentes.

Hoy en día, al reducirse los costes de la tecnología flash NAND, los SSD se utilizan en una gran variedad de aplicaciones, ya sea la informática de consumo o la empresarial o militar.

Durabilidad de los discos SSD

Kingston utiliza una memoria flash NAND con un índice de durabilidad diseñado para las cargas de trabajo de un SSD. Esto permite a Kingston ofrecer SSD para diversas aplicaciones a un precio competitivo.

Los SSD Enterprise y de cliente de Kingston se caracterizan por un índice de vida útil compatible con la carga de trabajo prevista del SSD. En el caso de los SSD de cliente, Kingston ofrece una especificación TBW (terabytes escritos) que permite a los usuarios predecir la vida útil de los SSD en sus aplicaciones.

Los SSD Enterprise de Kingston tienen tanto una especificación TBW como una especificación DWPD (escrituras por día en la unidad), basada en la TBW y en el período de garantía del SSD. Por ejemplo, un SSD de 1TB tiene un índice de durabilidad de 1DWPD; es decir, que el usuario puede escribir 1TB de datos por día en el SSD durante 5 años. La especificación TBW/DWPD es una herramienta para los clientes corporativos que implementan los SSD de Kingston en sus entornos empresariales como parte de la planificación de sus infraestructuras de TI.

Kingston ofrece una utilidad de software denominada «KSM» (Kingston Storage Manager) que realiza un seguimiento de la vida útil del SSD. Es como un medidor de combustible de un vehículo, mediante el cual el usuario puede comprobar periódicamente el estado de su SSD.