Технология: SSD-накопители

Ни для кого не секрет, что рынок твердотельных накопителей сегодня является одним из самых быстроразвивающихся. Вопрос поднятия производительности дисковой подсистемы всегда оставался актуальным. С появлением интерфейса SATA-300 стало очевидно, что жесткие диски сдают позиции: скорость шины росла, а внутренний обмен данными HDD – нет. Крупнейшие производители накопителей так или иначе пытались исправить ситуацию. Стоит вспомнить хотя бы линейку винчестеров Western Digital Raptor со скоростью вращения шпинделя 10000 об/мин. Многое изменилось в 2008 году, когда компания Intel представила свое первое поколение SSD-накопителей.

Как это ни странно звучит, но самый первый твердотельный накопитель был представлен более 30 лет назад. В 1978 году компания StorageTek, специализирующаяся на разработке систем хранения информации, представила решение на базе энергозависимой RAM-памяти. Затем последовало еще несколько попыток производства твердотельных накопителей. Например, компьютер Sharp PC-5000, представленный в 1983 году, использовал SSD-картриджи. Тем не менее, коренной перелом произошел уже в 90-е годы. В 1995 компанией M-Systems были представлены SSD-накопители, использующие энергонезависимую флэш-память.

В последние два года рынок твердотельных накопителей значительно вырос – ими уже никого не удивишь. Рост стал возможен благодаря использованию энергонезависимой NAND-памяти. Они бывают двух типов: SLC и MLC. Главное отличие заключается в том, что SLC является одноуровневой ячейкой и может хранить лишь 1 бит информации. MLC же представляет собой многоуровневую ячейку и может хранить до 4 бит информации. По скоростным показателям SLC имеет преимущество перед MLC, но из-за малой емкости памяти производителям приходится использовать большее количество чипов, что является причиной столь дорогого производства и отсутствия накопителей большого объема. Поэтому в основе подавляющего большинства решений лежит именно MLC-память. Стоит упомянуть о таком недостатке флэш-памяти, как ограниченное количество циклов записи/перезаписи. Однако если посмотреть с другой стороны, то проблемы как таковой и не будет: если задаться конкретной целью, то в лучшем случае ячейки памяти разрушатся лет через 10. Судя по темпам развития SSD, накопитель будет заменен ранее, чем он исчерпает свои ресурсы. Еще одним неприятным моментом является то, что ячейки разрушаются неравномерно. За оптимизацию их нагрузки отвечает контроллер, в котором прописаны определенные схемы работы. Если говорить простым языком, то контроллер просто-напросто блокирует ненужные операции. Интересно, что не так давно в продаже появились решения с контроллерами, соответствующими стандарту ONFI 2.1. Первыми ласточками стали модели RealSSD C300. Кроме ONFI 2.1, среди их инноваций стоит выделить поддержку интерфейса SATA-600. Впечатляют скоростные показатели: при чтении они достигают отметки 355 Мбайт/с, при записи – 215 Мбайт/с. Линейка представлена двумя моделями с объемами памяти 128 и 256 Гбайт. С SATA-600 связаны наши большие ожидания. В то время как жесткие диски не могут полностью использовать потенциал шины, скорости передачи данных SSD должны вырасти. Компания Micron не является единственной, кто продвигает новый интерфейс. В четвертом квартале этого года мы увидим решения SandForce и Indilinx с поддержкой SATA-600.

Стоимость всегда отличала SSD-накопители, причем далеко не в лучшую сторону. В ее снижении заинтересованы как производители, так и потенциальные покупатели. Не последнюю роль в затратах играет техпроцесс. Сегодня память производится по 34-нм нормам, но вскоре производство будет переведено на 25-нм техпроцесс. Micron и Intel станут первыми компаниями, представившими новые продукты. Интересно, что это позволит сохранить стоимость производства при увеличении объема памяти в два раза, и в четвертом квартале мы увидим 600-гигабайтный накопитель, использующий стандарт ONFI 2.2. Основные конкуренты – Hynix и Samsung – осваивают 26-нм и 20-нм техпроцессы соответственно. Что касается недалекого будущего, то к 2012 году планируется наладить производство флэш-памяти по 10-нм техпроцессу. Также интересно, что японские ученые утверждают, что разработанный ими метод позволит сократить размеры SSD на 90%, причем показатели энергетической эффективности вырастут на 70%. Первые образцы продуктов мы увидим не ранее 2012 года, а вот когда дело дойдет до серийного производства – пока неизвестно.

Поговорим о некоторых преимуществах SSD. Как вы уже поняли, флэш-память снискала успех прежде всего за очень высокие скоростные показатели. Также к плюсам стоит отнести малое энергопотребление и механическую стойкость. Именно последняя особенность является ахиллесовой пятой традиционных жестких дисков.

И напоследок немного аналитики. В настоящее время рынок твердотельных накопителей существует в основном за счет корпоративного сектора, но продвижение в настольный сегмент, вне сомнений, продолжится. В четвертом квартале мы увидим 600-гигабайтные решения Intel, что приведет к снижению стоимости накопителей с меньшим объемом. Это позволит SSD увереннее себя чувствовать в настольном секторе. Однако времена доминирования флэш-памяти пока что далеки.