SATA SSD และ M.2 SSD วางอยู่บนโต๊ะติดกับโน้ตบุ๊ก

เทคโนโลยีแฟลช NAND และไดร์ฟ Solid State (SSD)

ต.ค. 2020
หน้าแรกของบล็อก

หากคุณมีแฟลชไดร์ฟ USB หรือการ์ด SD จาก Kingston แสดงว่าคุณมีผลิตภัณฑ์ที่ใช้แฟลชเมมโมรี่หรือแฟลช NAND โดยทั่วไปแล้วการใช้งานแฟลช NAND เติบโตขึ้นอย่างมากในช่วงห้าปีที่ผ่านมา โดยเฉพาะ SSD รุ่นใหม่ ๆ ปัจจุบันได้ถูกนำไปใช้เป็นอุปกรณ์ประมวลผลในองค์กรขนาดใหญ่มากมาย ทั้งกับโน้ตบุ๊ก เดสก์ทอป เวิร์คสเตชั่น และเซิร์ฟเวอร์

ต่อไปนี้เป็นรายละเอียดอย่างย่อเกี่ยวกับสิ่งที่คุณควรรู้เกี่ยวกับแฟลชเมมโมรี่ NAND

หน่วยความจำแฟลช NAND แบบไม่เลือนหาย

หนึ่งในข้อดีของแฟลช NAND คือเป็นสื่อบันทึกข้อมูลแบบไม่เลือนหาย หน่วยความจำ NAND จะแตกต่างจาก DRAM ที่ต้องได้รับกระแสไฟต่อเนื่องในการเก็บข้อมูล โดย NAND จะเก็บข้อมูลไว้ได้แม้ว่าจะไม่มีไฟเลี้ยง ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับเป็นสื่อบันทึกข้อมูลสำหรับอุปกรณ์พกพา

M.2 SSD และ mSATA SSD
ประเภทของแฟลช NAND

ปัจจุบันมีหน่วยความจำแฟลช NAND อยู่ห้าประเภท และความแตกต่างในแต่ละประเภทจะอยู่ที่จำนวนบิตข้อมูลที่แต่ละเซลล์สามารถจัดเก็บได้ แต่ละเซลล์ที่สามารถเก็บข้อมูลได้ - หนึ่งบิตคือ SLC NAND สองบิตต่อเซลล์คือ MLC สามบิตต่อเซลล์คือ TLC สี่บิตต่อเซลล์คือ QLC และห้าบิตต่อเซลล์คือ PLC ดังนั้น SLC NAND จะเก็บค่าระหว่าง “0” หรือ “1” ในแต่ละเซลล์ ส่วน MLC NAND จะเก็บค่า “00” “01” “10” หรือ “11” ในแต่ละเซลล์และเป็นเช่นนั้นไปตามประเภทของ NAND NAND ทั้งห้าประเภทนี้มีประสิทธิภาพในการทำงานและความทนทานที่แตกต่างกันและมีช่วงราคาต่างกัน SLC จะมีประสิทธิภาพมากกว่าและมีราคาแพงกว่าในตลาด NAND ศึกษาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับข้อแตกต่างระหว่าง NAND ประเภทต่าง ๆ

3D NAND

ใน 3D NAND เซลล์หน่วยความจำที่มีอยู่หลายเลเยอร์จะถูกวางซ้อนในแนวดิ่งโดยมีจุดเชื่อมโยงระหว่างเลเยอร์ การวางซ้อนเลเยอร์เซลล์หน่วยความจำหลาย ๆ ชั้นในแนวดิ่งจะทำให้มีความจุมากขึ้น มีขนาดเล็กลงและมีประสิทธิภาพมากขึ้นเนื่องจากจุดเชื่อมต่อที่สั้นลงสำหรับเซลล์ห่วยความจำแต่ละเซลล์ นอกจากนี้ยังช่วยลดค่าใช้จ่ายต่อไบต์เมื่อเทียบกับ 2D NAND อุปกรณ์แฟลช 3D NAND สามารถใช้ส่วนประกอบแบบ MLC, TLC หรือ QLC ได้เช่นกัน

SATA SSD ในเซิร์ฟเวอร์แคดดี้ถูกดึงออกจากช่องติดตั้งสื่อบันทึกข้อมูลเซิร์ฟเวอร์ออกครึ่งหนึ่ง
NAND Cell Wear Leveling

เซลล์ NAND ไม่ได้ออกแบบมาให้ใช้งานได้ตลอดไป แฟลชประเภทนี้จะแตกต่างจาก DRAM โดยเซลล์ข้อมูลจะเสื่อมสภาพไปตามเวลาเมื่อมีรอบการเขียนข้อมูลมากกว่าการอ่านข้อมูล อุปกรณ์ที่ติดตั้งสื่อบันทึกข้อมูล NAND จะมีรอบการเขียนข้อมูลที่จำกัด แต่ระบบปรับระดับการสึกหรอ (Wear Leveling) จะทำหน้าที่จัดการการสึกหรอและความเสียหายต่อเซลล์โดยอาศัยชุดควบคุมแฟลชที่ติดตั้งภายในอุปกรณ์ แฟลชไดร์ฟ USB การ์ด SD และ SSD ทั้งหมดจะมีชุดควบคุม NAND ที่ทำหน้าที่จัดการแฟลช NAND และปรับระดับการสึกหรอและแก้ไขข้อผิดพลาดต่าง ๆ

เพื่อยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์บันทึกข้อมูล NAND ชุดควบคุมแฟลช NAND จะต้องดูแลให้ข้อมูลทั้งหมดถูกเขียนแบบกระจายตัวอย่างทั่วถึงไปยังบล็อคทางกายภาพทั้งหมดในอุปกรณ์เพื่อไม่ให้มีการเสื่อมสภาพของพื้นที่ NAND ส่วนใดส่วนหนึ่งก่อน

ไดร์ฟ Solid State (SSD)

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ต้นทุนของแฟลช NAND ลดลงมากจนอยู่ในระดับที่อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลปฐมภูมิใหม่ ๆ เช่น ไดร์ฟ Solid State สามารถนำมาติดตั้งในเครื่องไคลเอนท์หรือเซิร์ฟเวอร์ได้ SSD ได้เข้ามาแทนที่ฮาร์ดดิสก์โดยตรง (ฮาร์ดไดร์ฟจานหมุน) สำหรับคอมพิวเตอร์ที่มีอินเทอร์เฟซ เช่น SATA หรือ SAS

SSD มีประสิทธิภาพที่โดดเด่นและข้อดีด้านความทนทานที่มากกว่าฮาร์ดไดร์ฟมาตรฐาน SSD ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ โดยเป็นอุปกรณ์กึ่งตัวนำทั้งหมด ด้วยเหตุนี้ SSD จึงไม่มีปัญหาค่าหน่วงเวลาเนื่องจากชิ้นส่วนกลไกเหมือนฮาร์ดไดร์ฟเพราะไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่ SSD จึงทนต่อแรงกระแทกและการสั่นสะเทือนได้ดีกว่าฮาร์ดไดร์ฟ ทำให้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานแบบพกพา

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ไดร์ฟ Solid State ถูกออกแบบมาให้ติดตั้งชิปหน่วยความจำ DRAM ซึ่งมีราคาแพง ทำให้ใช้งานกันเฉพาะกับเซิร์ฟเวอร์ที่ต้องการประสิทธิภาพในการทำงานสูง

ในปัจจุบัน ต้นทุนแฟลช NAND ที่ลดลงทำให้ SSD ถูกใช้งานอย่างหลากหลายมากขึ้น ทั้งในกลุ่มผู้ใช้ทั่วไปและองค์กร หรือแม้แต่ในด้านการทหาร

U.2 SSD ในเซิร์ฟเวอร์แคดดี้ถูกดึงออกจากช่องติดตั้งสื่อบันทึกข้อมูลเซิร์ฟเวอร์ออกครึ่งหนึ่ง
ความทนทานของ SSD

Kingston เลือกใช้หน่วยความจำแฟลช NAND ที่มีระดับความทนทานเหมาะสำหรับงานที่ SSD ต้องรองรับ ซึ่งทำให้ Kingston สามารถนำเสนอ SSD หลากหลายรุ่นสำหรับการใช้งานต่าง ๆ ในราคาที่น่าดึงดูด

SSD สำหรับไคลเอนท์และองค์กรขนาดใหญ่จาก Kingston ที่มีระดับความทนทานครอบคลุมตลอดอายุการใช้งานเพื่อให้สอดรับกับงานที่ต้องการใช้กับ SSD สำหรับ SSD ไคลเอนท์ Kingston มีการกำหนดเงื่อนไข TBW (Terabytes Written) ไว้เพื่อให้ผู้ใช้สามารถคาดการณ์อายุการใช้งานของ SSD สำหรับการทำงานของตนเองได้

Kingston Enterprise SSD จะมีโครงสร้างการทำงานใกล้เคียงกัน โดยกำหนดค่า TWB และ DWPD (Dive Writes Per Day) ไว้ร่วมด้วยโดยจะอ้างอิงกับค่า TBW และระยะเวลารับประกันของ SSD เช่น SSD ขนาด 1TB จะมีค่าความทนทานที่ 1DWPD ซึ่งหมายความว่าผู้ใช้สามารถเขียนข้อมูล 1TB ต่อวันโดย SSD จะสามารถใช้งานได้ 5 ปี ค่า TBW/DWPD เป็นเครื่องมือสำหรับลูกค้ากลุ่มองค์กรที่ติดตั้ง Kingston SSD ในการกำหนดองค์ประกอบในการทำงานสำหรับสถาปัตยกรรม IT ที่วางแผนใช้งาน

Kingston ยังได้พัฒนาซอฟต์แวร์ “KSM” (Kingston Storage Manager) เพื่อติดตามและคาดการณ์อายุการใช้งานของ SSD ลองยกตัวอย่างจากมาตรวัดก๊าซในรถยนต์ที่ผู้ใช้สามารถใช้เพื่อตรวจสอบสถานะของ SSD

ประสิทธิภาพของ SSD

เครื่องไคลเอนท์ส่วนใหญ่ไม่ได้ถูกจำกัดที่ความสามารถในการประมวลผลของโปรเซสเซอร์อีกต่อไป แต่ส่วนใหญ่จะถูกจำกัดจากสื่อบันทึกข้อมูล ฮาร์ดไดร์ฟมักมีค่าหน่วงเวลาในการสืบค้นข้อมูลเป็นหน่วยมิลลิวินาที ในขณะที่ SSD สามารถทำงานได้ในช่วงเสี้ยวของระดับไมโครวินาที

SSD สามารถคืนชีวิตและประสิทธิภาพในการทำงานให้กับเครื่องที่ใช้งานมาแล้วหลายปี (หากมีอินเทอร์เฟซ SATA) เครื่องระบบ Windows® จะมีการบู๊ตเร็วขึ้นอย่างเห็นได้ชัดจากหลายนาทีมาเป็นเวลาหนึ่งนาทีหรือน้อยกว่านี้ ทำให้ SSD เป็นอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลเพื่อการอัพเกรดที่สามารถทำให้เครื่องทำงานได้เร็วขึ้นอย่างมาก โดยรวมแล้ว ไดร์ฟนี้ถือว่าเป็นอุปกรณ์อัพเกรดที่ดีที่สุดสำหรับเครื่องคอมพิวเตอร์ทุกรูปแบบ

#KingstonIsWithYou

บทความที่เกี่ยวข้อง

หน้าแรกของบล็อก