Diversi tipi di SSD

Rispetto ai tradizionali unità disco rigido (HDD), Unità a stato solido (SSD) hanno rivoluzionato l'esperienza del computer grazie alla loro velocità fulminea, alla silenziosità e alla resistenza agli urti. Oggi sono una scelta popolare per l'aggiornamento o la costruzione di computer. Tuttavia, il mercato è pieno di termini tecnici come SATA, NVMe, M.2, PCIe, TLC, che possono confondere. Una scelta incauta può portare all'acquisto di un'unità incompatibile con il proprio dispositivo o di gran lunga superiore alle proprie esigenze. Questo articolo spiega chiaramente gli standard di classificazione delle unità SSD. Comprendendo le differenze in termini di fattore di forma, tipo di interfaccia, metodo di distribuzione, piattaforma di destinazione e tecnologie di base, è possibile scegliere facilmente l'unità SSD in grado di bilanciare perfettamente prestazioni e prezzo per il computer e l'utilizzo.
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Per fattori di forma

Le dimensioni fisiche e la forma di un'unità Solid Satate sono chiamate dimensioni e forma dell'unità. fattore di forma. La scelta dipende principalmente da ciò che il computer o il dispositivo può fisicamente ospitare. I tipi più comuni sono:

SSD SATA da 2,5 pollici

È lo stile di SSD più conosciuto. Le sue dimensioni sono quasi identiche a quelle dei tradizionali dischi rigidi meccanici per computer portatili, assomigliando a una scatola sottile e piccola, ma di solito più sottile. Le unità SSD SATA da 2,5 pollici si collegano tramite l'interfaccia SATA standard. Questa interfaccia è disponibile sulle schede madri della maggior parte dei computer desktop e portatili. Sia che si tratti di aggiornare un vecchio computer o di aggiungere spazio di archiviazione a un nuovo computer, questo fattore di forma offre solitamente un'eccellente compatibilità. I suoi principali vantaggi sono la facilità di installazione e il prezzo relativamente conveniente. Tuttavia, le prestazioni massime sono limitate dalla velocità dell'interfaccia SATA. Inoltre, per i moderni computer portatili ultrasottili, le sue dimensioni potrebbero essere eccessive.

SSD M.2

SSD M.2 hanno un aspetto completamente diverso. Assomigliano a una piccola e stretta scheda di circuito, spesso descritta come una "gomma da masticare". Queste unità non necessitano di cavi dati o di alimentazione separati. Si inseriscono invece direttamente in uno slot M.2 dedicato sulla scheda madre, come per l'installazione della RAM, e vi rimangono fissate. Nonostante le dimensioni ridotte, il fattore di forma M.2 nasconde un potenziale significativo. La sua velocità può variare notevolmente, a seconda che utilizzi internamente il vecchio protocollo SATA o il più efficiente protocollo NVMe. È importante notare che alcune unità SSD M.2 hanno la nuova forma ma utilizzano ancora il protocollo SATA internamente. La loro velocità non è quindi diversa da quella delle tradizionali unità SATA da 2,5 pollici. Le unità veramente veloci sono quelle che utilizzano il protocollo NVMe. Possono utilizzare percorsi molto più veloci, raggiungendo velocità di gran lunga superiori a quelle delle unità SATA.

Le unità M.2 sono disponibili anche in diverse lunghezze, comunemente denominate 2230, 2242, 2260, 2280e 22110. Questi numeri rappresentano le dimensioni del drive in millimetri. Ad esempio, 2280 significa 22 mm di larghezza e 80 mm di lunghezza. Il formato 2280 è attualmente il più diffuso.

Le unità SSD M.2 NVMe presentano notevoli vantaggi: le loro dimensioni compatte sono ideali per i portatili sottili, l'installazione è comoda e offrono velocità estremamente elevate, rendendole la scelta mainstream assoluta per i computer desktop e portatili ad alte prestazioni. Naturalmente, una maggiore velocità di solito comporta un prezzo più elevato. Inoltre, le schede madri più vecchie potrebbero non avere uno slot M.2 o non supportare il protocollo NVMe.

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SSD mSATA

Il SSD mSATA può essere visto come il predecessore del fattore di forma M.2. Si tratta di un piccolo circuito stampato senza involucro, significativamente più piccolo delle unità da 2,5 pollici. È stato utilizzato principalmente in alcuni primi laptop ultrasottili, mini desktop o apparecchiature industriali. Tuttavia, la velocità di mSATA è limitata dalla larghezza di banda dell'interfaccia SATA, proprio come le unità SSD SATA da 2,5 pollici, e non offre alcun vantaggio in termini di velocità. Con la diffusione del fattore di forma M.2, superiore e più mainstream, mSATA è gradualmente scomparso dal mercato consumer. Oggi lo si trova raramente nei nuovi prodotti.

U.2 SSD

SSD U.2, note anche come unità SSD SFF-8639, Le unità da 2,5 pollici hanno un aspetto simile a prima vista, ma di solito sono più spesse e hanno un'interfaccia completamente diversa. Utilizzano un'interfaccia U.2 appositamente progettata, che in genere richiede un cavo aggiuntivo. La caratteristica principale di queste unità è che utilizzano internamente il protocollo NVMe ad alte prestazioni sul canale veloce PCIe. Questo le rende molto veloci, in grado di rivaleggiare o addirittura superare le unità SSD M.2 NVMe di livello superiore in determinate condizioni. Inoltre, le unità U.2 sono progettate per una migliore dissipazione del calore e supportano la funzione "hot-swapping" nei case di server o workstation compatibili. L'hot-swapping consente di sostituire l'unità mentre il computer è in funzione.

Grazie a queste caratteristiche, le unità SSD U.2 sono destinate principalmente a utenti aziendali, data center e workstation professionali che richiedono prestazioni, stabilità e affidabilità estremamente elevate. Sono relativamente costose. Le schede madri di desktop e laptop standard di solito non dispongono di un'interfaccia U.2 e anche il case del computer necessita di un supporto specifico. Pertanto, la stragrande maggioranza dei consumatori comuni non si imbatterà quasi mai in questo fattore di forma.

Da Interface

L'interfaccia dell'unità SSD determina il modo in cui comunica e trasferisce i dati con la scheda madre del computer. Consideratela come l'autostrada che collega l'unità al computer. Interfacce diverse rappresentano tipi diversi di strade con larghezze e limiti di velocità variabili. Pertanto, la scelta dell'interfaccia giusta è fondamentale per ottenere le prestazioni desiderate. Gli attuali standard di interfaccia mainstream includono:

SATA

SATA (Serial ATA) è uno degli standard di interfaccia più diffusi e più antichi, ampiamente utilizzato nei dischi rigidi meccanici e nelle prime unità SSD. L'interfaccia SATA ha una forma fisica specifica, un connettore piatto a "L". È presente sulle unità SSD SATA da 2,5 pollici e su alcune unità SSD M.2 che utilizzano il protocollo SATA internamente. Utilizza il protocollo di trasferimento dati AHCI. La sua velocità massima teorica è di 6 Gbps. Le velocità effettive di trasferimento dei file raggiungono in genere 550-600 MB/s. Il suo vantaggio principale è la compatibilità estremamente elevata. Quasi tutte le moderne schede madri di computer includono più porte SATA ed è la più conveniente. Lo svantaggio maggiore è il limite di velocità. Per gli utenti che cercano la massima velocità, l'interfaccia SATA non è più sufficiente.

PCIe tramite NVMe

Quando è necessaria una velocità superiore, il canale PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) combinato con il protocollo NVMe è l'attuale soluzione mainstream e più potente. Si notino due punti chiave: il canale fisico è PCIe e il protocollo di comunicazione è NVMe. NVMe, acronimo di NVM Express, è un protocollo moderno progettato specificamente per l'archiviazione flash ad alte prestazioni. È molto più efficiente del vecchio protocollo AHCI utilizzato per SATA.

Questa combinazione si collega principalmente alla scheda madre attraverso l'interfaccia M.2 o l'interfaccia U.2. Sono pochissime le unità SSD prodotte come schede di espansione PCIe inserite direttamente nello slot PCIe della scheda madre. Le prestazioni sono notevoli perché il canale PCIe si comporta come un'autostrada a più corsie. Le velocità effettive dipendono dalla versione PCIe supportata dalla scheda madre e dal numero di corsie assegnate all'unità SSD. Ad esempio, la configurazione PCIe 3.0 x4 comune ha una velocità massima teorica di circa 3500 MB/s. Il più recente PCIe 4.0 x4 raddoppia questa velocità a circa 7000 MB/s. Il più recente PCIe 5.0 x4 offre un ulteriore salto significativo. Pertanto, le unità SSD M.2 NVMe e U.2 rappresentano le unità SSD consumer mainstream più veloci oggi disponibili. Prima di procedere all'acquisto, verificare che la scheda madre sia compatibile con NVMe e possa fornire la versione PCIe e la configurazione di corsie richieste.

USB

Queste interfacce (in particolare USB 3.x / USB4 / Thunderbolt) sono utilizzate principalmente per SSD esterne portatili. Un'unità SSD esterna contiene in genere un nucleo SSD interno standard, come un'unità M.2 NVMe o SATA, alloggiata in un contenitore dotato di interfaccia esterna. Le porte fisiche più comuni sono USB Tipo-A o la più avanzata Tipo-C. Il trasferimento dei dati utilizza il protocollo USB Mass Storage.

Il valore principale di queste interfacce è l'eccellente portabilità e la capacità di essere plug-and-play, nota anche come hot-swap. Questo le rende ideali per il lavoro mobile, i backup o la condivisione di dati tra dispositivi diversi. Tuttavia, la loro velocità massima dipende fortemente dalla versione USB. La versione USB 3.2 Gen 1 offre fino a circa 500 MB/s. Le opzioni più veloci includono USB 3.2 Gen 2 con circa 1000 MB/s. Le interfacce di livello superiore come USB 3.2 Gen 2×2, USB4 o Thunderbolt possono fornire velocità di 2000-4000+ MB/s o superiori. È fondamentale notare che anche se l'unità interna è un'unità SSD NVMe ad alte prestazioni, la velocità finale di trasferimento dei file non può superare il limite teorico dell'interfaccia USB stessa.

Per distribuzione

In base alla posizione di installazione e all'utilizzo, le unità SSD si dividono principalmente in due categorie: interno ed esterno.

SSD interno

Un'unità SSD interna è installata all'interno del computer. Si collega alle interfacce dedicate fornite dalla scheda madre, come la porta SATA, lo slot M.2 o l'interfaccia U.2 menzionata in precedenza. In questa distribuzione, le unità SSD svolgono principalmente due ruoli: Unità di sistema o unità di archiviazione interna: come unità di sistema, contiene il sistema operativo e il software utilizzato di frequente, determinando direttamente i tempi di avvio e la reattività delle applicazioni. Come unità di archiviazione interna, contiene giochi, file di grandi dimensioni, librerie multimediali, ecc. Quando è collegata internamente, soprattutto tramite canali PCIe ad alta velocità come M.2 NVMe, il potenziale prestazionale dell'unità SSD è pienamente sfruttato.

Le forme più comuni sono l'unità SATA da 2,5 pollici, l'unità M.2 (con protocollo SATA o NVMe) e l'unità U.2 orientata alle imprese. I suoi principali vantaggi sono le prestazioni che raggiungono i limiti delle sue specifiche (limitate dall'interfaccia), la non necessità di un trasporto esterno e l'assenza di cavi di alimentazione separati, poiché di solito viene alimentata direttamente dalla scheda madre. Lo svantaggio è la sua posizione fissa. I dati sono accessibili solo all'interno di quel dispositivo specifico, con conseguente mancanza di portabilità.

SSD esterno

Un'unità SSD esterna si trova all'esterno del computer ed è collegata tramite un cavo a una porta USB o, talvolta, a una porta Thunderbolt. Di solito hanno un involucro portatile. Lo scopo principale di queste unità SSD è portatile, storage mobile. Il loro maggior valore risiede nella portabilità e nella capacità plug-and-play, o hot-swap. È possibile spostare o condividere facilmente grandi quantità di dati tra diversi computer, come i PC dell'ufficio, i PC di casa e i computer portatili, o anche alcuni dispositivi che supportano l'archiviazione USB, come le console di gioco o i televisori. Quando si viaggia, un'unità SSD esterna compatta offre un notevole spazio di archiviazione mobile.

Un'unità SSD esterna è essenzialmente un'unità SSD interna combinata con un alloggiamento con adattatore di interfaccia, spesso chiamato alloggiamento per unità o alloggiamento portatile. L'unità di archiviazione principale all'interno del contenitore può essere un'unità SSD SATA da 2,5 pollici o un'unità SSD M.2 più piccola (protocollo SATA o NVMe). Tuttavia, indipendentemente dalla velocità dell'unità SSD NVMe interna, la velocità di trasferimento complessiva dell'unità SSD esterna è strettamente limitata dalla velocità dell'interfaccia USB o Thunderbolt. Ad esempio, un'unità esterna contenente un'unità SSD NVMe interna di fascia alta collegata tramite una porta USB 3.0 raggiungerà il limite di velocità USB 3.0, circa 500 MB/s, molto al di sotto delle prestazioni interne dell'unità NVMe.

I vantaggi delle unità SSD esterne sono evidenti: sono compatte e leggere, estremamente comode da usare, offrono l'isolamento fisico dei dati per una certa sicurezza e soddisfano le esigenze di condivisione dei dati tra dispositivi. I loro limiti sono la velocità, limitata dall'interfaccia esterna, e la dipendenza da un cavo di collegamento, che a volte richiede un cavo di alimentazione separato, anche se la maggior parte di esse trae energia sufficiente dall'USB.

In sintesi, la scelta dell'implementazione dipende dallo scopo principale: scegliere un'unità SSD interna per ottenere le massime prestazioni come memoria interna primaria; scegliere un'unità SSD esterna per i dati che è necessario trasportare fisicamente e condividere facilmente tra diversi dispositivi. Ricordate che il collo di bottiglia della velocità delle unità SSD esterne è l'interfaccia esterna, non il potenziale dell'unità interna.

Per piattaforma di destinazione

Le unità SSD non sono tutte uguali. Obiettivi di progettazione e gruppi di utenti finali diversi portano a linee di prodotti posizionati in modo distinto. Le principali categorie sono:
  • Consumatore/Cliente: rivolto al grande pubblico.
  • Enterprise: progettato per ambienti esigenti.

SSD consumer

Le unità SSD consumer si rivolgono all'ampio mercato degli utenti individuali. Si tratta di utenti domestici, studenti, giocatori e creatori di foto/video in scenari professionali non intensivi. Il principio fondamentale di progettazione è trovare il miglior equilibrio tra prestazioni, capacità, affidabilità e prezzo. Per quanto riguarda le prestazioni, in genere sono abbastanza veloci da migliorare significativamente l'uso quotidiano, rendendo il sistema reattivo e riducendo drasticamente i tempi di caricamento dei giochi. Le attuali soluzioni mainstream utilizzano il protocollo NVMe su canali PCIe o l'interfaccia SATA, e le unità SSD NVMe stanno diventando la scelta preferita per le nuove costruzioni o gli aggiornamenti.

Le opzioni di capacità sono molto ampie e vanno dall'entry-level 250GB/500GB al mainstream 1TB/2TB, fino a capacità di 4TB o superiori offerte da alcuni produttori per soddisfare le diverse esigenze di archiviazione. La maggior parte utilizza il tipo TLC Chip di memoria flash NAND per bilanciare prestazioni e costi. Alcuni modelli che cercano di ottenere la massima capacità a prezzi contenuti potrebbero utilizzare le QLC. La loro resistenza, solitamente misurata in "Total Bytes Written" o TBWè sufficiente per diversi anni di utilizzo tipico. In genere i produttori forniscono una garanzia limitata da 3 a 5 anni. In breve, il fulcro delle unità SSD consumer consiste nel fornire prestazioni adeguate, qualità affidabile e valore tangibile, soddisfacendo la maggior parte delle esigenze informatiche quotidiane e di intrattenimento.

SSD aziendale

Le unità SSD classe Enterprise sono destinate agli utenti di server di data center, grandi array di storage, cluster di elaborazione ad alte prestazioni e workstation aziendali critiche. Le richieste in questi ambienti sono estremamente severe. Le priorità di progettazione sono l'estrema affidabilità, la resistenza senza pari, la stabilità delle prestazioni in presenza di carichi pesanti e continui e le prestazioni di alto livello, soprattutto nella gestione di quantità massicce di piccole operazioni di lettura/scrittura casuali. Il requisito di stabilità è il funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7, senza interruzioni o guasti. Per garantire la sicurezza dei dati, incorporano funzionalità avanzate come la protezione contro le interruzioni di corrente per evitare la perdita di dati durante le interruzioni, la protezione dei dati end-to-end per garantire l'integrità durante i trasferimenti e il supporto hot-swap per la sostituzione delle unità senza spegnere il server.

In termini di componenti interni, le unità SSD aziendali utilizzano generalmente memorie NAND flash di qualità superiore. In genere si tratta di eTLC di livello enterprise appositamente ottimizzata, più tollerante alla scrittura e più duratura rispetto alle TLC consumer, o di tecnologie che simulano le prestazioni SLC utilizzando una cache più intelligente. La differenza più significativa è la resistenza alla scrittura TBW, spesso molte volte o addirittura decine di volte superiore a quella delle unità consumer di capacità simile. Sono disponibili principalmente nel fattore di forma U.2, anche se alcuni modelli di fascia alta utilizzano M.2 o unità più grandi. EDSFF per soddisfare le esigenze di raffreddamento e di carico di lavoro prolungato. Le unità SSD aziendali sono raramente vendute al dettaglio e sono molto più costose dei prodotti consumer. L'assistenza prevede in genere contratti di servizio a lungo termine e personalizzati. In sostanza, le unità SSD classe Enterprise sono strumenti professionali costruiti per ambienti aziendali ad alta intensità, critici e mission-critical, sacrificando i costi per ottenere un'affidabilità solida come una roccia per i data center.

Per tipo di memoria flash

Le prestazioni, il prezzo e la durata di un'unità SSD sono in gran parte determinati dalle tecnologie chiave interne. Tra queste, il tipo di cella di memoria NAND flash è il fattore più importante. La memoria NAND flash è il luogo in cui i dati vengono immagazzinati, come gli scaffali di un magazzino. In base al numero di bit di dati che ogni cella di memoria può contenere, i tipi principali sono:

SLC (cella a livello singolo)

Ogni cella memorizza 1 bit di dati. È il massimo in termini di prestazioni, resistenza e stabilità. È il più veloce, ha la latenza più bassa e la durata più lunga. Può sopportare facilmente volumi di scrittura decine di volte superiori a quelli di altri tipi. Tuttavia, il suo costo è molto elevato, il che comporta capacità inferiori e prezzi elevati. Viene utilizzato principalmente in ambienti aziendali molto poco esigenti o come memoria cache dedicata all'interno di altri tipi di SSD.

MLC (cella a più livelli)

Ogni cella memorizza 2 bit di dati. Una volta era lo standard per bilanciare prestazioni e durata, ma è in gran parte scomparso dal mercato consumer a causa della pressione sui costi. Alcuni prodotti aziendali possono utilizzare un eMLC migliorato, ma è molto raro.

TLC (cella a triplo livello)

Ogni cella memorizza 3 bit di dati. Questo è il tipo di unità SSD oggi più diffuso tra i consumatori. Il tipo TLC trova un ottimo equilibrio tra velocità, resistenza e costo. Grazie a chip di controllo e algoritmi avanzati, le sue prestazioni sono sufficienti per la stragrande maggioranza degli utenti e la sua resistenza è adeguata per anni di utilizzo quotidiano. La maggior parte delle unità SSD consumer di fascia media e alta, comprese le unità SSD NVMe ad alte prestazioni, utilizza memoria TLC.

QLC (cella a quattro livelli)

Ogni cella memorizza 4 bit di dati. Il vantaggio principale di QLC è la maggiore densità di archiviazione, che consente di ottenere capacità maggiori, come 2TB, 4TB o addirittura 8TB, a prezzi inferiori. Il vantaggio in termini di costi è significativo. Tuttavia, i suoi compromessi sono evidenti: la resistenza alla scrittura è significativamente inferiore rispetto a TLC, la velocità di scrittura è notevolmente più bassa e la capacità di conservazione dei dati e la stabilità sono leggermente inferiori a TLC. Le unità SSD QLC sono le più adatte per gli utenti attenti al budget che necessitano di capacità molto elevate principalmente per attività ad alta intensità di lettura. Ad esempio, possono essere utilizzate come unità per librerie di giochi o unità di archiviazione multimediale per l'installazione di numerosi giochi o l'archiviazione di film e musica.
Oggi le unità SSD sono diventate la soluzione di archiviazione mainstream, dai personal computer ai data center, grazie alla loro ineguagliabile velocità, silenziosità e affidabilità. Nel settore consumer, le unità SSD NVMe ad alte prestazioni, in particolare quelle che utilizzano PCIe 4.0/5.0, stanno rapidamente diventando uno standard e la scelta preferita per i nuovi sistemi. Anche la tecnologia QLC ad alta capacità continua a ridurre il costo per gigabyte. In prospettiva, tecnologie come la maggiore larghezza di banda di trasmissione, la 3D NAND di nuova generazione con più strati e persino il compute-in-memory continueranno a spingere le unità SSD verso capacità ancora maggiori, velocità più elevate e maggiore efficienza energetica.
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