Diferentes tipos de SSDs

Em comparação com os tradicionais unidades de disco rígido (HDDs), Unidades de estado sólido (SSDs) revolucionaram a experiência computacional com a sua velocidade relâmpago, funcionamento silencioso e resistência ao choque. Atualmente, são uma escolha popular para atualizar ou construir computadores. No entanto, o mercado está repleto de termos técnicos como SATA, NVMe, M.2, PCIe, TLC, que podem ser confusos. Uma escolha descuidada pode levar à compra de uma unidade incompatível com o seu dispositivo ou que exceda em muito as suas necessidades. Este artigo explica claramente as normas de classificação dos SSD. Ao compreender as diferenças em termos de formato, tipo de interface, método de implementação, plataforma de destino e tecnologias principais, pode selecionar facilmente a SSD que equilibra na perfeição o desempenho e o preço para o seu computador e utilização.
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Por factores de forma

O tamanho e a forma física de uma unidade de estado sólido são designados por fator de forma. A escolha de um depende principalmente do que o seu computador ou dispositivo pode acomodar fisicamente. Os tipos mais comuns incluem:

SSD SATA de 2,5 polegadas

Este é o estilo de SSD mais conhecido. O seu tamanho é quase idêntico ao dos discos rígidos mecânicos tradicionais dos computadores portáteis, assemelhando-se a uma caixa fina e pequena, mas normalmente mais fina. As SSD SATA de 2,5 polegadas ligam-se utilizando a interface SATA padrão. Esta interface está disponível nas placas-mãe da maioria dos computadores de secretária e portáteis. Quer se trate de atualizar um computador antigo ou de adicionar armazenamento a um novo, este formato oferece normalmente uma excelente compatibilidade. As suas principais vantagens são a facilidade de instalação e o preço relativamente acessível. No entanto, o seu desempenho máximo é limitado pela velocidade da própria interface SATA. Além disso, para os computadores portáteis ultrafinos modernos, o seu tamanho pode ser demasiado grande.

SSD M.2

SSDs M.2 têm um aspeto completamente diferente. Assemelham-se a uma placa de circuitos pequena e estreita, muitas vezes descrita como tendo o tamanho de uma pastilha elástica. Estas unidades não necessitam de cabos de dados ou de alimentação separados. Em vez disso, ligam-se diretamente a uma ranhura M.2 dedicada na placa-mãe, à semelhança da instalação de RAM, e ficam aí fixas. Apesar do seu tamanho reduzido, o fator de forma M.2 esconde um potencial significativo. A sua velocidade pode variar bastante, dependendo do facto de utilizar internamente o protocolo SATA mais antigo ou o protocolo NVMe mais eficiente. É importante notar que alguns SSDs M.2 têm o novo formato, mas continuam a utilizar o protocolo SATA internamente. A sua velocidade não difere, portanto, das unidades SATA tradicionais de 2,5 polegadas. As unidades verdadeiramente rápidas são as que utilizam o protocolo NVMe. Podem utilizar vias muito mais rápidas, atingindo velocidades muito superiores às da SATA.

As unidades M.2 também estão disponíveis em diferentes comprimentos, normalmente designados por 2230, 2242, 2260, 2280e 22110. Estes números representam as dimensões da unidade em milímetros. Por exemplo, 2280 significa 22 mm de largura e 80 mm de comprimento. O tamanho 2280 é atualmente o mais comum.

As SSDs M.2 NVMe têm vantagens distintas: o seu tamanho compacto é ideal para computadores portáteis finos; a instalação é cómoda; e oferecem velocidades extremamente rápidas, o que as torna a escolha principal absoluta para computadores de secretária e portáteis de elevado desempenho. Naturalmente, uma velocidade mais elevada significa normalmente um preço mais elevado. Além disso, as placas-mãe de computadores mais antigos podem não ter uma ranhura M.2 ou podem não suportar o protocolo NVMe.

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SSD mSATA

O SSD mSATA pode ser visto como o antecessor do fator de forma M.2. É também uma pequena placa de circuitos sem caixa, significativamente mais pequena do que as unidades de 2,5 polegadas. Foi utilizado principalmente em alguns dos primeiros computadores portáteis ultrafinos, mini computadores de secretária ou equipamento industrial. No entanto, a velocidade mSATA é limitada pela largura de banda da interface SATA, tal como as SSD SATA de 2,5 polegadas, não oferecendo qualquer vantagem em termos de velocidade. À medida que o fator de forma M.2, superior e mais comum, se tornou popular, a mSATA desapareceu gradualmente do mercado de consumo. Atualmente, é raro encontrá-lo em novos produtos.

U.2 SSD

SSDs U.2, também conhecidos como SSDs SFF-8639, são, à primeira vista, semelhantes às unidades de 2,5 polegadas, mas são normalmente mais espessas e têm uma interface completamente diferente. Utilizam uma interface U.2 especialmente concebida, exigindo normalmente um cabo adicional. A principal caraterística destas unidades é o facto de utilizarem internamente o protocolo NVMe de elevado desempenho através do canal PCIe rápido. Isto torna-as muito rápidas, rivalizando ou mesmo excedendo os SSDs M.2 NVMe de topo de gama em determinadas condições. Além disso, as unidades U.2 foram concebidas para uma melhor dissipação de calor e suportam "troca a quente" em caixas de servidores ou estações de trabalho compatíveis. A troca a quente permite a substituição da unidade enquanto o computador está a funcionar.

Devido a estas caraterísticas, as SSD U.2 destinam-se principalmente a utilizadores empresariais, centros de dados e estações de trabalho profissionais que exigem um desempenho, estabilidade e fiabilidade extremamente elevados. São relativamente caras. As placas-mãe de computadores de secretária e portáteis domésticos normais não possuem normalmente uma interface U.2 e a caixa do computador também necessita de suporte específico. Por conseguinte, a grande maioria dos consumidores comuns quase nunca encontrará este fator de forma.

Por Interface

A interface da SSD determina a forma como comunica e transfere dados para a placa-mãe do computador. Pense nela como a autoestrada entre a unidade e o computador. Diferentes interfaces representam diferentes tipos de estradas com larguras e limites de velocidade variados. Por conseguinte, a escolha da interface correta é crucial para obter o desempenho desejado. As principais normas de interface actuais incluem:

SATA

A SATA (Serial ATA) é uma das normas de interface mais difundidas e mais antigas, amplamente utilizada em discos rígidos mecânicos e nos primeiros SSD. A interface SATA tem uma forma física específica, um conetor plano em forma de "L". Encontra-se em SSDs SATA de 2,5 polegadas e em alguns SSDs M.2 que utilizam internamente o protocolo SATA. Utiliza o protocolo de transferência de dados AHCI. A sua velocidade máxima teórica é de 6 Gbps. As velocidades reais de transferência de ficheiros atingem normalmente 550-600 MB/s. A sua principal vantagem é a compatibilidade extremamente elevada. Quase todas as placas-mãe dos computadores modernos incluem várias portas SATA e é a mais económica. A maior desvantagem é o limite máximo de velocidade. Para os utilizadores que procuram a velocidade máxima, a interface SATA já não é suficiente.

PCIe via NVMe

Quando é necessária uma velocidade mais elevada, o canal PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) combinado com o protocolo NVMe é a solução atual mais comum e mais poderosa. Observe dois pontos-chave: o canal físico é PCIe e o protocolo de comunicação é NVMe. O NVMe, que significa NVM Express, é um protocolo moderno concebido especificamente para armazenamento flash de elevado desempenho. É muito mais eficiente do que o antigo protocolo AHCI utilizado para SATA.

Esta combinação liga-se principalmente à placa-mãe através da interface M.2 ou da interface U.2. Muito poucos SSD são fabricados como placas de expansão PCIe ligadas diretamente a uma ranhura PCIe da placa-mãe. O desempenho é impressionante porque o canal PCIe funciona como uma autoestrada de várias vias. As velocidades reais dependem da versão PCIe suportada pela placa-mãe e do número de pistas atribuídas à SSD. Por exemplo, a configuração comum PCIe 3.0 x4 tem uma velocidade máxima teórica de cerca de 3500 MB/s. A mais recente PCIe 4.0 x4 duplica essa velocidade para cerca de 7000 MB/s. O mais recente PCIe 5.0 x4 oferece outro salto significativo. Por conseguinte, os SSDs com interface M.2 NVMe e U.2 representam os SSDs de consumo mais rápidos atualmente disponíveis. Antes de comprar, confirme se a sua placa-mãe é compatível com NVMe e se pode fornecer a versão PCIe e a configuração de pista necessárias.

USB

Estas interfaces (especialmente USB 3.x / USB4 / Thunderbolt) são utilizadas principalmente para SSDs externas portáteis. Um SSD externo contém normalmente um núcleo SSD interno padrão, como uma unidade M.2 NVMe ou SATA, alojado num compartimento com a interface externa. As portas físicas comuns são USB Tipo A ou o mais avançado Tipo C. A transferência de dados utiliza o protocolo de armazenamento em massa USB.

O principal valor destas interfaces é a excelente portabilidade e a capacidade de ligar e utilizar, também conhecida como hot-swap. Isto torna-as ideais para trabalho móvel, cópias de segurança ou partilha de dados entre diferentes dispositivos. No entanto, o seu limite de velocidade depende fortemente da versão USB. O USB 3.2 Gen 1 convencional oferece até cerca de 500 MB/s. As opções mais rápidas incluem USB 3.2 Gen 2 com cerca de 1000 MB/s. Interfaces de topo como USB 3.2 Gen 2×2, USB4 ou Thunderbolt podem fornecer velocidades de 2000-4000+ MB/s ou superiores. É crucial notar que, mesmo que a unidade interna seja um SSD NVMe de elevado desempenho, a velocidade final de transferência de ficheiros não pode exceder o limite teórico da própria interface USB.

Por implantação

Com base no local de instalação e na utilização, os SSD dividem-se principalmente em duas categorias: interno e externo.

SSD interno

Um SSD interno é instalado no interior do dispositivo informático. Liga-se a interfaces dedicadas fornecidas pela placa-mãe, como a porta SATA, a ranhura M.2 ou a interface U.2 mencionadas anteriormente. Nesta implantação, as SSDs desempenham principalmente duas funções: Unidade de sistema ou unidade de armazenamento interno: Como unidade de sistema, contém o sistema operativo e o software frequentemente utilizado, determinando diretamente os tempos de arranque e a capacidade de resposta das aplicações. Como armazenamento interno, contém jogosficheiros grandes, bibliotecas multimédia, etc. Quando ligado internamente, especialmente através de canais PCIe de alta velocidade como o M.2 NVMe, o potencial de desempenho do SSD é plenamente realizado.

As formas mais comuns incluem a unidade SATA de 2,5 polegadas, a unidade M.2 (seja SATA ou protocolo NVMe) e a unidade U.2 orientada para as empresas. As suas principais vantagens são o desempenho que atinge os limites das suas especificações (limitadas pela interface), a não necessidade de transporte externo e a ausência de cabos de alimentação separados, uma vez que a placa-mãe normalmente a alimenta diretamente. A desvantagem é a sua localização fixa. Os dados só podem ser acedidos nesse dispositivo específico, o que não permite a sua portabilidade.

SSD externo

Um SSD externo está localizado fora do dispositivo do computador e é ligado através de um cabo a uma porta USB ou, por vezes, a uma porta Thunderbolt. Normalmente, têm uma caixa portátil. O principal objetivo destas SSDs é portátilarmazenamento móvel. O seu maior valor reside na portabilidade e na capacidade de "plug-and-play" ou "hot-swap". Pode facilmente mover ou partilhar grandes quantidades de dados entre diferentes computadores, como PCs de escritório, PCs domésticos e computadores portáteis, ou mesmo alguns dispositivos que suportam armazenamento USB, como consolas de jogos ou televisores. Quando viaja, uma SSD externa compacta proporciona um espaço de armazenamento móvel substancial.

Uma SSD externa é essencialmente uma SSD interna combinada com uma caixa adaptadora de interface, frequentemente designada por caixa de unidade ou caixa portátil. A unidade de armazenamento central dentro da caixa pode ser uma SSD SATA de 2,5 polegadas ou uma SSD M.2 mais pequena (protocolo SATA ou NVMe). No entanto, independentemente da velocidade do SSD NVMe interno, a velocidade de transferência geral do SSD externo é estritamente limitada pela classificação de velocidade da interface USB ou Thunderbolt. Por exemplo, uma unidade externa que contenha um SSD NVMe interno topo de gama ligado através de uma porta USB 3.0 atingirá o limite de velocidade USB 3.0, cerca de 500 MB/s, muito abaixo do desempenho interno dessa unidade NVMe.

As vantagens das SSD externas são claras: compactas e leves, extremamente práticas de utilizar, oferecem isolamento físico dos dados para alguma segurança e satisfazem as necessidades de partilha de dados entre dispositivos. As suas limitações são a velocidade limitada pela interface externa e a dependência de um cabo de ligação, por vezes exigindo um cabo de alimentação separado, embora a maioria retire energia suficiente do USB.

Em resumo, a escolha da implantação depende do objetivo principal: escolha uma SSD interna para obter o máximo desempenho como armazenamento interno principal; escolha uma SSD externa para os dados que precisa de transportar fisicamente e partilhar facilmente entre diferentes dispositivos. Lembre-se de que o estrangulamento da velocidade das SSD externas é a sua interface externa e não o potencial da unidade interna.

Por plataforma-alvo

As SSD não são todas iguais. Diferentes objectivos de conceção e grupos de utilizadores finais conduzem a linhas de produtos com posições distintas. As principais categorias são:
  • Consumidor/Cliente: Destinado ao público em geral.
  • Enterprise: Concebido para ambientes exigentes.

SSD para consumidores

As SSD de consumo destinam-se ao vasto mercado de utilizadores individuais. Isto inclui utilizadores domésticos, estudantes, jogadores e criadores que fazem edição de fotografias/vídeos em cenários profissionais não intensivos. O princípio fundamental da conceção é encontrar o melhor equilíbrio entre desempenho, capacidade, fiabilidade e preço. Em termos de desempenho, são normalmente suficientemente rápidos para melhorar significativamente a utilização diária, tornando o sistema reativo e reduzindo drasticamente os tempos de carregamento dos jogos. As opções principais actuais utilizam o protocolo NVMe sobre canais PCIe ou a interface SATA, com as SSD NVMe a tornarem-se a escolha preferida para novas construções ou actualizações.

As opções de capacidade são muito vastas, desde o nível de entrada 250GB/500GB até ao nível principal 1TB/2TB, e mesmo 4TB ou capacidades superiores oferecidas por alguns fabricantes para satisfazer diferentes necessidades de armazenamento. A maioria utiliza o tipo TLC Chips de memória flash NAND para equilibrar o desempenho e o custo. Alguns modelos que procuram a capacidade máxima a preços baixos podem utilizar QLC. A sua resistência, normalmente medida em "Total de Bytes Escritos" ou TBWO tempo de vida útil de um produto é suficiente para vários anos de utilização normal. Em geral, os fabricantes oferecem uma garantia limitada de 3 a 5 anos como garantia. Em suma, a essência das SSD de consumo é proporcionar um desempenho adequado, uma qualidade fiável e um valor tangível, satisfazendo a grande maioria das necessidades informáticas diárias e de entretenimento.

SSD empresarial

As SSDs empresariais destinam-se a utilizadores em servidores de centros de dados, matrizes de armazenamento de grandes dimensões, clusters de computação de elevado desempenho e estações de trabalho empresariais críticas. As exigências nesses ambientes são extremamente rigorosas. As prioridades de conceção são a fiabilidade extrema, a resistência sem paralelo, o desempenho estável sob cargas pesadas contínuas e o desempenho de topo, especialmente no tratamento de grandes quantidades de pequenas operações aleatórias de leitura/escrita. O requisito de estabilidade é o funcionamento 24 horas por dia, 7 dias por semana, sem interrupções ou falhas. Para garantir a segurança dos dados, incorporam funcionalidades melhoradas, como a proteção contra a perda de energia para evitar a perda de dados durante interrupções, a proteção de dados ponta a ponta para garantir a integridade durante as transferências e o suporte de troca a quente para substituir unidades sem desligar o servidor.

Em termos de componentes internos, as SSD empresariais utilizam geralmente memória flash NAND de qualidade superior. Geralmente, trata-se de eTLC de nível empresarial especialmente optimizado, que é mais tolerante à escrita e mais duradouro do que o TLC de consumo, ou de tecnologias que simulam o desempenho SLC utilizando caching mais inteligente. A diferença mais significativa é a sua classificação TBW de resistência à escrita, frequentemente muitas vezes ou mesmo dezenas de vezes superior à das unidades de consumo de capacidade semelhante. São fornecidas principalmente no formato U.2, embora alguns modelos topo de gama utilizem o formato M.2 ou superior EDSFF para satisfazer as exigências de arrefecimento e de carga de trabalho contínua. As SSD para empresas raramente são vendidas a retalho e são muito mais caras do que os produtos de consumo. Normalmente, o suporte envolve acordos de serviço personalizados a longo prazo. Essencialmente, as SSDs empresariais são ferramentas profissionais criadas para ambientes empresariais de alta intensidade, críticos e de missão crítica, sacrificando o custo para obter uma fiabilidade sólida como uma rocha ao nível do centro de dados.

Por tipo de memória flash

O desempenho, o preço e a durabilidade de uma SSD são largamente determinados pelas suas tecnologias-chave internas. Entre estas, o tipo de célula de memória flash NAND é o fator mais importante. A memória flash NAND é onde os dados são armazenados em última análise, à semelhança das prateleiras de um armazém. Com base no número de bits de dados que cada célula de armazenamento pode conter, os principais tipos são:

SLC (célula de nível único)

Cada célula armazena 1 bit de dados. Este é o pináculo do desempenho, da resistência e da estabilidade. É o mais rápido, tem a latência mais baixa e a vida útil mais longa. Pode suportar facilmente volumes de escrita muitas dezenas de vezes superiores aos de outros tipos. No entanto, o seu custo é muito elevado, o que leva a capacidades inferiores e a preços caros. É utilizado principalmente em muito poucos ambientes empresariais exigentes ou como memória cache dedicada noutros tipos de SSD.

MLC (Célula de vários níveis)

Cada célula armazena 2 bits de dados. Outrora a norma para equilibrar o desempenho e a duração de vida, desapareceu em grande parte do mercado de consumo devido a pressões de custos. Alguns produtos empresariais podem utilizar eMLC melhorado, mas isso é muito pouco frequente.

TLC (Célula de triplo nível)

Cada célula armazena 3 bits de dados. Este é o tipo dominante absoluto nas SSDs de consumo actuais. O TLC encontra um excelente equilíbrio entre velocidade, resistência e custo. Graças a chips e algoritmos controladores avançados, o seu desempenho é suficiente para a grande maioria dos utilizadores e a sua resistência é adequada para anos de utilização diária. A maioria dos SSDs de consumo de gama média a alta que compra, incluindo SSDs NVMe de alto desempenho, utiliza memória TLC.

QLC (Célula de quatro níveis)

Cada célula armazena 4 bits de dados. A principal vantagem do QLC é uma maior densidade de armazenamento, permitindo capacidades maiores, como 2 TB, 4 TB ou mesmo 8 TB, a preços mais baixos. A vantagem em termos de custos é significativa. No entanto, os seus compromissos são claros: a resistência à escrita é significativamente inferior à da TLC, as velocidades de escrita são visivelmente mais lentas e a capacidade de retenção de dados e a estabilidade são ligeiramente inferiores às da TLC. As SSD QLC são mais adequadas para utilizadores preocupados com o orçamento que necessitem de capacidades muito grandes, principalmente para tarefas de leitura intensiva. Os exemplos incluem a sua utilização como unidade de biblioteca de jogos ou unidade de armazenamento multimédia para instalar muitos jogos ou armazenar filmes e música.
Atualmente, as SSDs tornaram-se a principal solução de armazenamento, desde computadores pessoais a centros de dados, devido à sua velocidade, silêncio e fiabilidade inigualáveis. No espaço do consumidor, as SSDs NVMe de alto desempenho, especialmente as que usam PCIe 4.0/5.0, estão rapidamente se tornando padrão e a escolha preferida para novos sistemas. A tecnologia QLC de grande capacidade também continua a reduzir o custo por gigabyte. Olhando para o futuro, tecnologias como maior largura de banda de transmissão, NAND 3D de próxima geração com mais camadas e até mesmo computação na memória continuarão a impulsionar as SSDs para capacidades ainda maiores, velocidades mais rápidas e maior eficiência energética.
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