SSD SATA et M.2 sur une table à côté d'un ordinateur portable.

Disques à semi-conducteurs (SSD) NAND et technologie Flash

Si vous possédez une clé USB ou une carte SD Kingston, vous utilisez déjà des produits basés sur une mémoire Flash, également appelée Flash NAND. À l'échelle mondiale, la consommation de composants Flash NAND a explosé au cours des cinq dernières années. De nouveaux produits, tels que les SSD, font maintenant une percée significative dans les systèmes informatiques d'entreprise, qu'il s'agisse d'ordinateurs portables, d'ordinateurs de bureau, de stations de travail ou de serveurs.

Voici une brève description de ce que vous devez savoir sur la mémoire Flash NAND.

Mémoire Flash NAND non volatile
SSD M.2 et mSATA

Le stockage non volatile des données fait partie des principaux avantages de la technologie Flash NAND. Contrairement à la mémoire DRAM qui doit rester constamment sous tension pour conserver les données, la mémoire NAND conserve les données même lorsque l'alimentation est coupée. Elle constitue donc une solution de stockage idéale pour les appareils portables.

Types de Flash NAND

Les supports de stockage à semi-conducteurs utilisent cinq types de composants mémoire Flash NAND. Ils se différencient par le nombre de bits que chacune de leur cellule peut stocker. Chaque cellule peut stocker des données, soit un bit par cellule pour SLC NAND, deux bits par cellule pour MLC, trois bits par cellule pour TLC, quatre bits par cellule pour QLC et cinq bits par cellule pour PLC. Ainsi, une cellule NAND SLC stocke un « 0 » ou un « 1 », alors qu'une cellule NAND MLC peut stocker « 00 », « 01 », « 10 » ou « 11 », et ainsi de suite. Ces cinq types de NAND offrent différents niveaux de performance et de caractéristiques d'endurance à différents niveaux de prix ; le SLC étant le plus performant et le plus coûteux sur le marché des NAND.

3D NAND

Dans le NAND 3D, plusieurs couches de cellules de mémoire sont empilées verticalement, avec des connexions pour relier les couches entre elles. L'empilage vertical de plusieurs couches de cellules de mémoire augmente la capacité de stockage, réduit l'encombrement, améliore la performance et assurent des connexions globales plus courtes pour chaque cellule de mémoire. Il permet également de réduire le coût par octet par rapport au NAND 2D. Les dispositifs Flash NAND 3D peuvent utiliser des structures MLC, TLC ou QLC.

SSD SATA dans un chariot de serveur à moitié sorti d'une baie de stockage
Répartition d'usure dans les cellules NAND

Les cellules NAND ne sont pas conçues pour durer éternellement. Contrairement aux mémoires DRAM, leurs cellules s'usent avec le temps, car les cycles d'écriture sont plus exigeants que les cycles de lecture. Les dispositifs de stockage NAND ont un nombre limité de cycles d'écriture, mais la fonction de répartition d'usure gère l'usure des cellules, grâce au contrôleur Flash intégré au dispositif. Toutes les clés USB, cartes SD et SSD sont dotés d'un contrôleur NAND qui gère la mémoire Flash NAND et assure des fonctions telles que la répartition d'usure et la correction des erreurs.

Pour prolonger la durée de vie des dispositifs de stockage NAND, le contrôleur Flash NAND veille à ce que toutes les données écrites soient réparties uniformément sur tous les blocs physiques du dispositif afin de ne pas user une zone NAND plus rapidement qu'une autre.

Solid-State Drives (SSDs)
Au cours des dernières années, le coût des composants Flash NAND a suffisamment baissé. Ils peuvent donc être intégrés dans de nouveaux dispositifs de stockage primaires, tels que des SSD pour des systèmes clients et des serveurs. Les SSD remplacent directement les disques durs (ou disques durs rotatifs standard) dans les ordinateurs dotés d'interfaces compatibles, telles que SATA ou SAS.

Les SSD offrent des avantages considérables en termes de performance et de durabilité par rapport aux disques durs standard. Les SSD ne contiennent aucune pièce mobile et sont basés à 100% sur des semi-conducteurs. Par conséquent, les SSD n'ont aucune des latences mécaniques inhérentes aux disques rotatifs. Sans pièces mobiles, les SSD tolèrent des niveaux de chocs et de vibrations largement supérieurs aux disques durs. Ils sont donc la solution idéale pour une large gamme d'applications portables et mobiles.

Dans le passé, les SSD étaient conçus avec des puces de mémoire DRAM coûteuses. Ils ne convenaient donc qu'à des applications serveur exigeantes.

Aujourd'hui, grâce à la baisse des coûts des composants Flash NAND, les SSD sont utilisés dans une variété d'applications, allant de l'informatique grand public à l'informatique d'entreprise et militaire.

SSD U.2 dans un chariot de serveur à moitié sorti d'une baie de stockage
Endurance des SSD

Kingston utilise des mémoires Flash NAND dont l'indice d'endurance est conçu pour les charges de travail d'un SSD. Cela permet à Kingston de proposer une variété de SSD à des prix concurrentiels.

Les SSD Client et Enterprise de Kingston sont fournis avec une cote d'endurance à vie, afin de faciliter la sélection du SSD en fonction des charges de travail prévues. Avec chaque SSD Client, Kingston fournit une spécification TBW (Total d'octets écrits) qui permet aux utilisateurs de prévoir la durée de vie utile du SSD dans son application.

Les SSD Enterprise de Kingston sont évalués de manière similaire avec une spécification TBW et une spécification DWPD (Écritures complètes de disque par jour) qui est basée sur le TBW et la période de garantie du SSD. Par exemple, un disque SSD de 1To ayant un indice d'endurance de 1 DWPD signifie qu'un utilisateur peut écrire 1To de données par jour pendant cinq ans sur ce SSD. Les spécifications TBW/DWPD sont conçues pour informer les entreprises qui déploient des SSD Kingston et pour faciliter la planification de leur infrastructure informatique.

Le logiciel utilitaire appelé "KSM" (Kingston Storage Manager) fourni par Kingston sert à suivre l'espérance de vie de chaque SSD. Cet outil fonctionne comme une jauge de carburant et permet à l'utilisateur de vérifier périodiquement l'état du SSD.

Performance du SSD

La plupart des systèmes clients ne sont plus limités par la performance du processeur. Ils sont presque toujours limités par le stockage. Les disques durs ont un temps de latence d'accès de quelques millisecondes, tandis que les SSD mesurent leur latence en centaines de microsecondes.

Un SSD peut redonner vie à des systèmes vieux de plusieurs années (s'ils ont une interface compatible SATA) et améliorer leur performance. Le démarrage d'un système Windows® peut passer de plusieurs minutes à seulement une minute ou moins, justifiant le rôle des SSD dans l'amélioration de la performance de stockage. Par conséquent, un SSD offre la meilleure amélioration de la performance parmi toutes le mises à niveau d'un système.

SSD (disques à semi-conducteurs)