التكنولوجيا ودورة حياةSSD – ما تحتاج إلى معرفته
على عكس محركات الأقراص الثابتة التقليدية ، فإن بيانات تخزين البيانات في محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة ليست على سطح مغناطيسي ، بل داخل رقائق ذاكرة الفلاش (فلاش NAND). حسب التصميم ، يتم تصنيع SSD بواسطة اللوحة الأم ، وعدد قليل من شرائح الذاكرة (اعتمادًا على الحجم بالجيجابايت لمحرك الأقراص) ووحدة التحكم التي تتحكم في SSD.
ذاكرة محركات الأقراص ذات الحالة الثابتة هي ذاكرة غير متطايرة ، بمعنى أنها قادرة على الاحتفاظ بالبيانات حتى بدون طاقة. يمكننا تخيل البيانات المخزنة في رقائق فلاش NAND كشحنة كهربائية محفوظة في كل خلية. مع أخذ ذلك في الاعتبار ، فإن السؤال الذي يطرح نفسه هو: ما هي مدة الحياة أو دورة حياة SSD؟
تآكل وتآكل ذاكرة الفلاش منالمعروف أن عمليات الكتابة تستهلك خلايا الذاكرة لمحرك أقراص ذي حالة صلبة ، مما يقلل من عمرها. ولكن هل الذكريات تبلى بنفس الطريقة؟
الذاكرة المستخدمة في رقائق الفلاش ليست كلها متشابهة ، فهناك بالفعل ثلاثة أنواع من NAND:
SLC (خلية أحادية المستوى) – 1 بت من البيانات لكل خلية
MLC ( خلية متعددة المستويات) – 2 بت من البيانات لكل خلية
TLC ( خلية ثلاثية المستوى) أو 3 بت MLC – ثلاثة بتات من البيانات لكل خلية
يمكنك أن ترى: كلما زادت المستويات التي تمتلكها الخلية ، كلما زادت مساحة وحدات التخزين في الخلية ، مما يؤدي إلى إنتاج رقائق ذات سعة أعلى. بفضل التقدم التكنولوجي اليوم ، لدينا محركات أقراص صلبة قادرة على تخزين عدة جيجابايت وبأسعار في متناول الجميع. لا عجب أن يُظهر تقرير حديث أن نوع ذاكرة TLC يجب أن يساوي حوالي 50٪ من إجمالي رقائق NAND بنهاية عام 2015 ، مع تكلفة إنتاج أقل بحوالي 15٪ – 20٪ مقارنة بشرائح MCL.
ومع ذلك ، هناك جانب سلبي: تؤدي إضافة المزيد من وحدات البت إلى الخلايا إلى تقليل موثوقيتها ومتانتها وأدائها. من السهل جدًا تحديد الحالة (مقدار المساحة المتوفرة) لخلية SLC ، لأنها إما فارغة أو ممتلئة ، بينما يصعب فعل الشيء نفسه لخلايا MLC و TLC نظرًا لأن لها حالات متعددة. ونتيجة لذلك ، تتطلب خلية TLC 4 أضعاف وقت الكتابة و 2.5 مرة من وقت القراءة لخلية SLC. عند مناقشة دورة حياة SSD ، فإن تخزين عدة وحدات بت لكل خلية يعني أيضًا تسريع تآكل ذاكرة NAND.
تتكون خلية الذاكرة من ترانزستور البوابة العائمة. تتكون من بوابتين ، بوابة التحكم والبوابة العائمة معزولة بطبقة من الأكسيد (يمكنك رؤية تمثيل تخطيطي على اليمين). في كل مرة يتم فيها تنفيذ العمليات ، مثل برمجة ومحو الخلية ، ترتدي طبقة الأكسيد التي تحبس الإلكترونات على البوابة العائمة. وبالتالي ، عندما تضعف طبقة الأكسيد ، قد يحدث تصريف الإلكترون من البوابة العائمة.
إلى متى تدوم أقراص SSD؟
هذا هو سؤال المليون دولار ، من الواضح أنه لا يمكن إعطاء إجابة دقيقة ولكن … استمر في القراءة!
الاتجاه فيما يتعلق بـ SSD هو التركيز على تطوير المنتجات بناءً على ذاكرة MCL (TLC) 3 بت. بدأت ذاكرة TLC في السيطرة على سوق SSD. في الاستخدام الشائع ، يبدو أن تقنية 2 بت MLC مفرطة من حيث المتانة والأداء ، ناهيك عن SLC التي تتضاءل ضرورتها وتختفي تمامًا تقريبًا. بمعنى آخر ، يتخلى المصنعون عن دورة حياة ممتدة لصالح خفض التكلفة للسماح بتوسيع ذاكرة الفلاش وسعة التخزين الخاصة بهم.
ومع ذلك ، يبدو أنه لا داعي للقلق بشأن مدة SSD. في تجربة أجرتها The TechReport على 6 محركات أقراص صلبة لفهم كيف يمكنها تحمل عمليات الكتابة ، أدار محركان من أصل 6 عمليات كتابة لـ 2 بيتابايت من البيانات وجميع محركات أقراص الحالة الثابتة التي تم اختبارها كانت قادرة على كتابة مئات من تيرابايت دون مشاكل.
بافتراض كتابة 2 تيرابايت في السنة ، وفقًا لنتائج التجربة ، فإن العمر الافتراضي لمحرك أقراص الحالة الصلبة يساوي 1000 عام (2PB = 2000 تيرابايت / 2 تيرابايت في السنة = 1000 سنة). حتى مع زيادة كمية البيانات المكتوبة إليهم ، سنكون قادرين على استخدام SSD الخاص بنا بهدوء لسنوات وسنوات وسنوات.
