Un solid-state drive (expresie engleză cu traducerea liberă „unitate cu cipuri”; prescurtat SSD) este un dispozitiv de stocare a datelor care folosește memorii cu semiconductori, construite pe baza studiilor de fizica stării solide. SSD-urile se deosebesc de unitățile cu discuri dure clasice care sunt dispozitive electromecanice cu discuri de stocare aflate în mișcare, prin aceea că SSD-urile folosesc numai microcipuri care rețin datele în memorii nevolatile, fără să aibă părți mobile. SSD-urile sunt mai rezistente la șocurile mecanice, având timp de acces mai scăzut dar preț pe megabyte mai mare. Pentru a fi eventual interschimbabile cu HDD-urile, ele folosesc aceleași interfețe (semnale electrice, conectoare) ca și cele ale discurilor dure, de ex. de tip SATA. Totuși, interschimbabilitatea cu unitățile HDD nu este o condiție standard de fabricație a SSD-urilor. thumbnail|right|Un SSD de mărime standard 63,5 mm (2,5 țoli)
Dezvoltare și istorie Primele SSD-uri folosind RAM și tehnologie similară Originile SSD-urilor vin din 1950 folosind două tehnologii similare, memoriile magnetice și CCROS. Aceste unități de memorie auxiliare, așa cum erau numite la momentul respectiv, au apărut în timpul erei calculatoarelor cu tuburi electronice. Dar odată cu introducerea unităților de stocare cu tamburi, folosirea lor a fost oprită. Mai târziu, în timpul anilor 1970 și 1980, la primele supercomputere de la IBM, Amdahl și Cray, SSD-urile au fost implementate pe baza memoriilor cu semiconductori.
În 1978 compania Texas Memory Systems a introdus pe piață un SSD de 16 KB RAM pentru a fi folosit de către companiile de petrol pentru achiziția de date seismice. În anul următor compania StorageTek a dezvoltat prima unitate SSD modernă, supranumită „Iceberg”. Calculatorul Sharp PC-5000, care a fost introdus în 1983, folosea cartușe de stocare de tip solid-state de 128 KB, care conțineau memorie de tip bubble. În 1984 compania Tall Grass avea o unitate de backup de 40 MB cu o unitate SSD de 20 MB înglobată. Unitatea de 20 MB putea fi folosită în locul unui disc dur. În septembrie 1986 compania Santa Clara Systems a introdus modelul „BatRam”, sistem de stocare în masă de 4 MB, expandabil la 20 MB, folosind module de memorie de 4 MB. Pachetul includea o baterie reîncărcabilă (acumulator) pentru a conserva conținutul memoriei cipului chiar și atunci când sistemul nu era alimentat. În 1987 a intrat pe piața SSD-urilor compania EMC Corporation, cu unități pentru piața minicalculatoarelor. Cu toate astea, EMC a ieșit din afacere la scurt timp după aceea.
SSD-uri bazate pe tehnologie flash În 1995 compania M-Systems a introdus primele SSD-uri bazate pe tehnologia flash. De atunci SSD-urile au fost folosite cu succes ca înlocuitor pentru HDD-uri de către armata americană și industria aerospațială. Aceste aplicații asigură un interval de timp foarte mare între 2 erori consecutive (o frecvență foarte scăzută a erorilor), lucru realizat de SSD-uri datorită abilității lor de a rezista la șocuri mecanice, vibrații și variații mari de temperatură.
În 1999 compania BiTMICRO a anunțat un SSD de 18 GB de 8,89 cm (3,5 țoli). La târgul de specialitate internațional CeBIT 2009 compania OCZ a prezentat un SSD de 1 TB cu o interfață PCI Express 8x. Acesta avea o viteză maximă de scriere de 654 MB/secundă și o viteză maximă de citire de 712 MB/secundă. În decembrie 2009 Micron Tehnology a anunțat primul SSD care avea o rată de transfer de 6 GB pe secundă pe interfață SATA.
Enterprise flash drive SSD-urile de tip Enterprise flash drive (EFD) se folosesc acolo unde sunt necesare viteze de I/O (Input/Output, intrare/ieșire) foarte mari precum și o fiabilitate foarte mare. Un EFD este, de obicei, un SSD cu un set de specificații mult mai pretențioase decât SSD-urile folosite în notebook-uri. Termenul a fost folosit prima dată de compania EMC în ianuarie 2008 pentru a identifica producătorii de SSD-uri conform standardelor lor ridicate. Nu există niciun standard internațional pentru EFD-uri, de aceea mulți producători pretind că fabrică EFD-uri, chiar dacă produsele lor au caracteristici diferite.
Arhitectură și funcționare Componenta inițială în SSD-uri a fost memoria volatilă de tip DRAM, dar din 2008 a fost înlocuită cu memorie nevolatilă de tip NAND.
Controlere Fiecare SSD conține un controler care constă în circuite electronice de legătură între componentele NAND ale memoriei propriu-zise și calculator. Controlerul este un procesor încorporat, execută cod (program) la nivelul firmware și este una din cele mai importante componente ale unui SSD. El execută urmatoarele funcții: Detecția erorilor Detecția nivelului uzurii Realocarea blocurilor de memorie corupte Colectarea resturilor eventual și criptare
Performanța (viteza de funcționare) a unui SSD variază în funcție de câte chipuri sunt folosite în dispozitiv. Un singur chip NAND este relativ încet din cauza interfeței I/O asincronă pe 8/16 biți și are o latență mare la operațiile I/E de bază. Când sunt folosite mai multe chipuri NAND, latența mare dispare dacă sarcina este distribuită egal între dispozitive.
Memorie de tip flash Majoritatea producătorilor folosesc memorie flash pentru a crea dispozitive mai compacte și mai rigide pentru consumatorii de piață. Aceste SSD-uri bazate pe memorie de tip flash nu necesită baterii (acumulatoare). Au dimensiuni standard de 1,8, 2,5 sau 3,5 țoli. Memoria nevolatilă permite SSD-urilor să păstreze datele chiar și în cazul unei pene de curent. SSD-urile bazate pe memorie flash sunt mai încete decât cele bazate pe memorie DRAM și chiar decât HDD-urile tradiționale atunci când lucrează cu fișiere de dimensiuni mari, dar nu au timpi de căutare și nici alte întârzieri precum la memoriile electromecanice.
Dispozitivele mai ieftine folosesc de obicei memorie flash de tip multi-level cell (MLC - celule pe mai multe nivele), dar aceasta este mai înceată și mai puțin fiabilă decât tipul single-level cell (SLC - celule pe un singur nivel).
Memorie de tip DRAM SSD-urile bazate pe tehnologie DRAM sunt caracterizate de timpi de acces ultrascurți, de ordinul a 10 milisecunde. SSD-urile DRAM conțin o baterie internă sau un adaptor AC/DC care asigură reținerea datelor și atunci când curentul este întrerupt. Atunci când curentul este întrerupt, bateria internă asigură curentul necesar pentru transferul datelor din RAM în memoria de rezervă. Când curentul revine, datele sunt copiate înapoi în memoria RAM.
Aceste SSD-uri conțin aceleași module DRAM ca și cele de la PC-uri, putând fi ușor înlocuite cu module mai mari.
SSD-urile pe baza de DRAM sunt folosite de obicei la calculatoare care dispun deja de un număr maxim de module de memorie RAM.
SSD-urile care nu au memorie DRAM se numesc DRAM-less.
Cache (buffer) SSD-urile folosesc de obicei memorie cache de tip DRAM asemenea HDD-urilor. Un director pentru plasarea blocurilor și a nivelului de uzură este păstrat în timpul funcționării în cache. De obicei în cache nu sunt păstrate și datele utilizatorului. Compania SandForce nu foloseste pentru SSD-uri memorie cache de tip DRAM. Ei ating performanțe ridicate și fără memorie cache. Din această cauză au reușit să creeze SSD-uri de dimensiuni foarte reduse.
Baterie sau SuperCap O altă componentă foarte importantă a SSD-urilor este bateria sau condensatorul (în engleză: capacitor, de acolo și numele SuperCap) de înaltă performanță. Acestea sunt necesare pentru menținerea integrității datelor și păstrarea datelor din cache atunci când se întrerupe curentul.
Interfețe Interfețele nu sunt componente specifice ale SSD, dar joacă un rol foarte important. Interfața este încorporată de obicei în controler. Acestea sunt asemănătoare cu cele folosite pentru HDD-uri: SATA mSATA Serial Attached SCSI (SAS) (folosită în general pe servere) PCIe FCI (aproape în totalitate folosită pe servere) USB IDE SCSI M.2 U.2
Forma Forma și mărimea oricărui dispozitiv decurge din forma și mărimea componentelor sale. HDD-urile tradiționale și CD-ROM-urile sunt construite în jurul motorului și mediului de stocare rotativ. Atâta timp cât SSD-urile sunt construite din circuite integrate și interfețe conectoare, ele pot în principiu să aibă orice formă imaginabilă, deoarece forma nu este restricționată aproape deloc de componentele interne.
Formă standard de HDD Folosirea formei externe clasice de HDD la majoritatea SSD-urilor are avantajul că SSD-ul se poate atunci cupla și poate folosi infrastructura deja existentă fără modificări.
Comparație SSD cu HDD Comparația este greu de realizat deoarece testele de tip benchmark pentru HDD-urile tradiționale iau în considerare aspecte ca latența la rotire și timpii de căutare, în timp ce SSD-urile nu prezintă aceste probleme. În schimb SSD-urile au probleme la scriere și citire mixtă, iar performanța acestora scade în timp. Atribute sau caracteristici Solid-State Drive Hard Disk Drive Timp de începere a rotației Instantaneu Poate dura câteva secunde Timpi de acces aleator Aproximativ 0,1 ms, mult mai rapid decât HDD-urile deoarece datele sunt accesate direct din memoria flash Diferă între 5-10 ms datorită nevoii de mișcare a capetelor de citire Latența la citire În general foarte redusă deoarece datele pot fi citite din orice locație a memoriei În general ridicată deoarece componentele mecanice necesită mai mult timp pentru a se alinia Performanță constantă la citire Performanța la citire nu se schimba în funcție de locația datelor Dacă datele sunt scrise fragmentat, timpul de citire poate să varieze foarte mult Impactul fragmentării datelor Performanțele SSD-ului nu se schimba deoarece nu are capete mișcătoare Performanțele HDD-ului sunt impactate deoarece capetele trebuie mișcate Nivelul acustic (zgomotul) SSD-urile nu au părți mișcătoare și nu creează zgomot HDD-urile au părți mișcătoare și nivelul acustic variază în funcție de model Consumul total de energie SSD-urile consumă mai puțin curent decât HDD-urile din aceeași clasă; disipă mai puțină căldură și nu necesită răcire cu miniventilatoare, și ele zgomotoase HDD-urile de mare performanță pot depăși 15 wați Fiabilitate mecanică Deoarece nu au parți mobile acestea nu prezintă defecte mecanice HDD-urile au părți mișcătoare și se pot defecta mecanic Sensibilitate la șoc, vibrații și temperatură Nu există capete sau platane mobile care să se defecteze de la șoc sau vibrații Capetele sau platanele mobile sunt predispuse la defecte din cauza șocului sau vibrațiilor Sensibilitate la magnetism Nu are nici un impact asupra memoriei flash Magneții pot altera datele de pe HDD-uri și să le facă ilizibile Greutate și volum Sunt foarte ușoare in comparație cu HDD-uri HDD-urile de înaltă performanțe au componente foarte grele Operația în paralel Unele SSD-uri conțin mai multe module de memorie flash care pot partaja datele care trebuie scrise sau citite HDD-urile conțin mai multe capete de citire, dar acestea sunt mereu aliniate pe același cilindru Preț cu amănuntul (iul. 2015) Circa 400 euro pentru 1 terabait Circa 80 euro pentru 1 terabait
Comercializarea Cost și capacitate