(Fonte da imagem: HotHardware)
Os drives de estado sólido, também conhecidos como
SSD,
têm conquistado cada vez mais popularidade. Mesmo que o valor desses
drives ainda seja proibitivo para muitos — principalmente no caso de
modelos com grande capacidade de armazenamento — o SSD tem conseguido se
infiltrar aos poucos.
Esse é o caso dos modelos híbridos, ou seja, drives que apresentam
leitura e gravação mecânicas, mas que agilizam o acesso aos arquivos
mais usados por meio de uma área baseada na tecnologia SSD.
Entretanto, o caminho para
destronar os discos rígidos
pode ser longo e cheio de obstáculos. Parte das dificuldades a serem
enfrentadas pelo SSD está relacionada com as limitações atuais da
memória flash, que precisam ser contornadas em um futuro não muito distante.
Grandes problemas de proporções pequenas
De acordo com a
Lei de Moore,
o número de transistores que cabe no espaço de um determinado
componente, como um chip, dobra a cada 18 meses. A princípio, podemos
argumentar que essa regra está
caminhando para o fim e, recentemente, recebeu até mesmo um
complemento para se adequar melhor aos dias de hoje.
Porém, quando o assunto são as memórias flash do tipo NAND, a Lei de
Moore ainda pode ser aplicada com segurança. Os SSDs atuais usam
memórias flash com processos de 25 a 20 nanômetros e, recentemente, a
Toshiba anunciou uma nova linha de drives com processos de 19 nm.
Os chips de memória flash estão ficando cada vez menores (Fonte da imagem: TDK)
Como sabemos, para a indústria de eletrônicos, quanto menor for um
componente, melhor. Pelo menos na maior parte das vezes essa redução
indica um custo menor — já que se usa menos material — e a possibilidade
de integrar mais memória flash em um único chip, o que na prática pode
ser traduzido como SSD com mais capacidade de armazenamento. Como se não
bastasse, componentes menores também exigem menos energia para
funcionar, o que os torna ainda melhores para dispositivos móveis.
Mas assim como em jogos de video game, quando um item ou personagem é
“apelão” demais, ele precisa, necessariamente, ter uma desvantagem para
manter o jogo mais justo. E, no caso da memória flash, ela possui como
“calcanhar de aquiles” o seu tempo de vida: quanto mais atividade de
escrita (gravação de dados), mais rapidamente as células de memória se
deterioram.
Elétrons presos, dados gravados
As células de memória flash são, na verdade, transistores de
gate
flutuante, ou seja, que não apenas permitem que a energia elétrica
passe de um eletrodo para outro, mas que também armazenam os elétrons em
uma determinada parte (
gate flutuante) e mantêm esse estado.
Dessa forma, quando o sistema é desligado, as células de memória flash
ainda retêm essa informação.
Porém, durante esse processo, elétrons desnecessários podem ficar presos nesse
gate.
A princípio, eles não são um problema, mas com o passar do tempo a
quantidade de elétrons presos aumenta e, então, a presença deles altera a
resistência elétrica da célula de memória flash.
Quando um dado precisa ser gravado em uma célula, os elétrons são
puxados para dentro dela, num curto intervalo de tempo. Mas quando a
resistência elétrica de um desses transistores começa a aumentar, a
célula precisa de uma corrente cada vez mais alta e de mais tempo para
gravar a informação. Chega um ponto em que essa corrente é tão grande e a
gravação se torna tão demorada que a célula simplesmente não funciona
mais, e deixa de gravar dados.
Redução de tamanho, redução de vida útil
Um dos problemas a ser enfrentado no futuro da memória flash diz
respeito a essa perda rápida de vida útil. Quanto menores ficam os
chips, menor fica o
gate que armazena os elétrons e, portanto,
menor é a capacidade de guardar o resíduo que as cargas deixam no
“compartimento”. Na prática, isso resulta em uma vida útil ainda mais
curta.
E, por incrível que pareça, o problema pode ficar ainda mais
complicado. Existem pelo menos duas implementações de células de memória
flash: a Single Level Cell (SLC), que armazena um único bit em
gate flutuante, e a Multi-Level Cell (MLC), que pode trabalhar com mais de um bit ao mesmo tempo.
Tempo de vida útil tem diminuído junto com o chip de memória flash (Fonte da imagem: TDK)
Como é de se esperar, as células do tipo MLC precisam de um controle
muito mais preciso de voltagem na hora de armazenar dados. Elas não
lidam apenas com a presença ou ausência de carga elétrica, mas com
quantidades específicas dela. Por isso, esses resíduos que permanecem
nos
gates tornam a vida útil da MLC muito menor do que a da SLC. De acordo com o artigo da
Ars Technica,
essa diferença é dramática: se o tempo de vida médio de uma SLC é de
100 mil operações de escrita, o da MLC de 20 nm é de apenas 3 mil.
Hoje, por exemplo, já existe a Triple Level Cell (TLC), ou seja,
células que trabalham com 3 bits de informações. Infelizmente, elas
ainda não estão sendo vendidas nos produtos que encontramos facilmente,
pois o tempo de vida delas é ainda mais curto e consiste em apenas
algumas centenas de gravações.
Por outro lado, essa redução de tamanho e aumento de densidade se
fazem cada vez mais necessários. Daqui a muitos anos, as TLCs
possibilitariam, por exemplo, criar chips de até 14 TB. E caso você
ainda não tenha percebido a sutileza, reforçamos: chips, não drives!
Cada drive SSD poderia abrigar muitos chips desses. Mas, para que isso
se torne realidade, muitos problemas de engenharia precisam ser
resolvidos.
Soluções atuais e futuras
É fácil perceber que o futuro do mercado pertence às empresas que
apresentarem as melhores soluções para os problemas de densidade e ciclo
de vida. Por isso, duas delas já estão se destacando e fornecendo SSDs
com recursos interessantes.
Uma das alternativas disponíveis atualmente é a DuraWrite, um controlador de células flash produzido pela
LSI/Sandforce e que promete aumentar o tempo de vida delas em até 20 vezes.
Sandforce é uma das empresas que já apresenta solução para o problema (Fonte da imagem: LSI/Sandforce)
De maneira semelhante, a
Indilinx
também possui sua solução. Conhecida como Ndurance, a tecnologia é
descrita como uma “suíte de gerenciamento avançado de memória flash
NAND” e que pode “aumentar drasticamente o tempo de vida das células”.
Não é muito fácil encontrar detalhes técnicos sobre essas duas
soluções, mas, de acordo com a Ars Technica, a Ndurance possui um
sistema de correção de erros capaz de ler dados das células mais
prejudicadas possíveis. Além disso, os chips são gerenciados por uma
espécie de
RAID e um buffer acumula alterações para gravá-las todas de uma vez, diminuindo, assim, as atividades de escrita.
Existe vida além da memória flash?
Outros fabricantes pensam além: abandonar a memória flash. Pode ser
que essa tecnologia tenha mesmo um limite físico que não possamos vencer
tão rapidamente e, portanto, algumas empresas apostam em alternativas,
como a MRAM, memória magnética que deve alterar completamente o sistema
de leitura e escrita, e a FRAM, memória ferroelétrica que tem
investimentos de grandes empresas, como Samsung e Toshiba.
Mas a grande esperança vem mesmo pelo memristors, invenção da HP que
reúne memória e transistor em um único componente.
A grande vantagem dessa tecnologia em relação ao transistor de gate
flutuante é o fato de que o memristor possui diferenças de
implementações que o tornam rápido como a RAM, com a capacidade de
manter informações gravadas e, além disso, mais resistente do que a
memória flash.
Por enquanto, o memristor está um pouco longe de chegar ao mercado e
está restrito aos laboratórios de pesquisa, principalmente por seu
custo. Mas descobertas recentes já ajudaram a
baratear a sua fabricação.
Vale a pena comprar SSD?
Como todos os problemas relacionados à memória flash, muitos devem se
perguntar se, mesmo assim, vale a pena comprar um drive SSD. Nesse
caso, a resposta é um grandioso “SIM!”. Por mais cara que seja
atualmente, essa é a melhor tecnologia que temos e um dos poucos
componentes que, ao ser instalado em seu computador, fará com que você
perceba uma grande melhoria no desempenho.
Trocar a placa de vídeo da sua máquina ajudará a melhorar o visual e
desempenho daquele game irado, mas com HD comum ele ainda pode demorar
muito para ser iniciado. O mesmo pode acontecer com um upgrade de
processador: mais velocidade de cálculos é excelente, mas aquele
software “pesado” pode continuar demorando a ser carregado. Nem mesmo
mais memória RAM pode causa um impacto tão grande no desempenho quanto o
da substituição do HD pelo SSD.
A nós, consumidores, resta a espera: torcer para que a memória flash
continue evoluindo e que, no futuro, tenhamos chips com mais densidade e
confiabilidade. Se tudo isso falhar, que venha o memristor.
Fonte:
Ars Technica
(Fonte da imagem: Divulgação / NASA)
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