Ключевые выводы
- Износ твердотельного накопителя происходит при записи данных в ячейки, что влияет на долговечность памяти в зависимости от типа ячейки.
- Различные типы ячеек определяют долговечность твердотельных накопителей, при этом SLC обеспечивает высочайшую надежность и долговечность.
- Потребительские твердотельные накопители, прошедшие испытания под пытками, превысили гарантийный срок.
Износ твердотельных накопителей был горячей темой для дискуссий с тех пор, как мы начали переходить от механических жестких дисков к твердотельным, но оправдались ли страх, неуверенность и сомнения в долговечности этих накопителей?
Связанный
Какой прирост производительности игрового ПК дает переход с жесткого диска на твердотельный накопитель?
Хотите обновить свой старый игровой компьютер? Переход на SSD может быть именно тем импульсом, который необходим вашей системе.
Во-первых, что такое износ SSD?
Откалывание ваших кусочков
Каждый раз, когда вы записываете данные на SSD, вы изнашиваете ячейки памяти, которые он использует для хранения информации. Чтение этих ячеек не вызывает износа, но энергия, используемая для изменения состояния содержимого ячейки, делает ее немного менее способной удерживать заряд каждый раз, когда это происходит. Существуют разные подходы к проектированию твердотельных накопителей, наиболее надежным из которых является SLC (одноуровневая ячейка). Затем мы получаем MLC, TLC и QLC: конструкции много-, трех- и четырехуровневых ячеек.
Эти ячейки хранят от одного до четырех битов данных на ячейку, но чем больше битов вы пытаетесь представить в ячейке, тем быстрее изнашивается эта ячейка, и их становится невозможно отличить друг от друга. SLC — самый быстрый и надежный из четырех, но, как вы, вероятно, можете заметить, он самый дорогой, поскольку вам нужно больше ячеек, чтобы составить, например, диск емкостью 1 ТБ. Вот почему диски SLC обычно продаются только меньшей емкости.
Как показывает приведенная выше диаграмма от производителя памяти Kingston, существует значительная разница в том, сколько циклов записи может выдержать каждый тип ячейки памяти, и вы не захотите использовать диск QLC для задач, требующих большого количества операций записи. Ячейки памяти SLC рассчитаны на 100 000 стираний, MLC — только на 10 000, TLC — на 3 000, а QLC — всего на 1 000 циклов.
Память 3D NAND добавляет еще одну морщинку к этому списку типов ячеек, поскольку это одна из основных причин снижения цен на SSD, наряду с другими достижениями, конечно. Здесь ячейки памяти расположены в третьем измерении, что значительно увеличивает плотность памяти и, таким образом, снижает затраты. Думайте об этом как о строительстве многоквартирных башен вместо домов. Таким образом, на одной и той же земле можно разместить гораздо больше людей.
Связанный
Потеряет ли ваш SSD данные без питания?
SSD-накопители спроектированы так, чтобы быть долговечными, но все же могут привести к потере данных, если питание отключено в течение длительного периода времени.
Испытания на пытки говорят о многом
Современные твердотельные накопители сложно уничтожить, даже если вы попытаетесь
За прошедшие годы было предпринято несколько преднамеренных попыток изнашивать потребительские твердотельные накопители, чтобы увидеть, какие нагрузки могут выдержать эти накопители. Самый известный из этих тестов пыток был проведен Techreport, где шесть твердотельных накопителей подверглись преднамеренной интенсивной записи, пока они не испустили электронный призрак. Чтобы вывести из строя все шесть дисков, потребовалось более 18 месяцев.
В конце концов, большинству этих накопителей удалось записать более петабайта данных. Далеко, далеко больше, чем было по гарантии. Конечно, в эти твердотельные накопители встроены всевозможные функции, обеспечивающие их максимально долгий срок службы. Существует определенное количество «избыточных» резервных ячеек, которые можно незаметно заменить вышедшими из строя. Встроенный «мозг» накопителя использует выравнивание износа, чтобы гарантировать, что запись данных распределяется по ячейкам, чтобы некоторые из них не были преждевременно уничтожены. Некоторые из накопителей TLC в этом эксперименте не достигли отметки в петабайтах, но все же настолько превышали свои номинальные значения, что на самом деле это не делало их менее впечатляющими.
Имейте в виду, что это было около десяти лет назад, и твердотельные накопители последнего поколения умнее, имеют большую долговечность и, вероятно, из-за этого прослужат даже дольше, чем предыдущие модели.
Мой анекдотический опыт использования SSD
Это немного, но это мое
Источник: Вячеслав Аргенберг через Wikimedia Commons.
Я купил свой первый SSD в составе нетбука, который мне нужен был для учебы в университете. Внутри этой машины был огромный твердотельный накопитель емкостью 8 ГБ с очень низкой стойкостью к записи. Я искренне беспокоился, что этот маленький SSD выйдет из строя до того, как я закончу учебу в кампусе, но оказалось, что батарея разрядилась задолго до того, как это сделал SSD. Когда я продал этот нетбук после трех лет владения, единственным, что требовало замены, была батарея, и я беспокоился об этом без всякой причины, несмотря на то, что во многих журнальных статьях того времени показано, как легко можно взорвать один из эти твердотельные накопители для нетбуков, прошедшие испытания под пытками.
С тех пор я купил кучу SSD, но моему самому старому диску сейчас восемь лет. Игровой диск SATA III от Samsung он был полностью забит терабайтами загрузок игр, затем какое-то время работал в качестве рабочего диска для редактирования видео и в настоящее время подключен к моей PlayStation 5, так что я могу улучшить время загрузки игр для PlayStation 4 без использования внутреннего SSD.
Точно так же моя жена работает видеоредактором, и ее твердотельные накопители откровенно издеваются над сотнями концертов в формате 4K каждую неделю, и так было уже много лет. Ни один SSD, который у нас есть, еще не вышел из строя. Основная причина, по которой я их заменил, заключается в том, что мне нужны более быстрые и большие диски, поэтому я склонен просто конвертировать свои старые диски во внешние.
Тем не менее, на интернет-форумах вы найдете множество неофициальных свидетельств обратного. Тот факт, что твердотельные накопители в среднем оказались надежными, не означает, что вы не можете стать жертвой неудачи или плохой модели. В 2023 году Samsung была вынуждена выпустить исправления для своих твердотельных накопителей серии 900, таких как 990. Pro и 980 Pro. Эти накопители показали быструю деградацию, несмотря на относительно небольшое количество операций записи, а это не то, что вам нужно от высокопроизводительного накопителя. Эти проблемы редко являются результатом реальных проблем с оборудованием, а являются ошибками в прошивке. Это лишний раз доказывает, что магия программного обеспечения является одной из основных причин надежности твердотельных накопителей. На самом приводе незаметно происходит много тяжелой работы, и мы осознаем это только тогда, когда что-то идет не так.
Как я научился перестать беспокоиться и принять опасность
Как и механические жесткие диски, твердотельные накопители могут самопроизвольно выйти из строя по любой причине. Однако в среднем ваши твердотельные накопители, скорее всего, намного превысят свои номинальные показатели выносливости при записи. Однако что воля убить свой SSD быстро, он слишком сильно нагревается. Это серьезная проблема в центрах обработки данных, где ситуация может стать очень острой, но если у вас хорошее охлаждение в вашей системе и где это возможно, вы используете радиатор SSD, вам действительно не о чем беспокоиться об этой проблеме. Тем не менее, современные твердотельные накопители также будут дросселировать себя, когда они станут слишком горячими, поэтому даже если ваше охлаждение не работает или не может справиться с максимальной производительностью, диск попытается спасти себя, работая с меньшей интенсивностью.
