As unidades de estado sólido (SSDs) oferecem acesso a dados mais rápido devido ao seu rico paralelismo interno. Elas possuem inúmeras vantagens, como maior velocidade de inicialização, eficiência energética, melhor resistência e tamanho compacto. Além disso, são mais duráveis ​​em comparação com outras opções de armazenamento.

No entanto, os SSDs também têm suas limitações. Os SSDs armazenam dados usando memória flash eletronicamente. As células se desgastam com o tempo e se tornam menos eficientes, afetando a vida útil do dispositivo.

Quanto tempo dura um SSD?

Os SSDs utilizam memória flash para armazenamento de dados. Usando chips de memória flash NAND, semelhantes aos usados ​​em cartões de memória flash ou pen drives, os SSDs leem e gravam dados eletronicamente. Eles dependem de circuitos integrados para armazenamento de dados e consistem em uma matriz de transistores que armazena dados no sistema de codificação binária.

O SSD utiliza um circuito integrado para armazenamento de dados. Ele possui um controlador eletrônico e uma série de chips NAND. Esses chips não precisam de fonte de alimentação para funcionar. Em vez disso, consistem em uma matriz de transistores que armazena dados no sistema de codificação binária.

O sistema de codificação binária possui dois estados: 0 e 1. Quando há corrente fluindo pelos transistores, seu estado é 1. Quando não há corrente, o valor permanece 0. Inicialmente, os transistores estão no estado 1. Quando o arquivo é gravado ou uma operação de salvamento é realizada, alguns transistores são bloqueados e seu valor passa a ser 0.

Embora os SSDs sejam muito mais rápidos que os discos rígidos mecânicos, eles possuem memória não volátil. Consequentemente, tornam-se menos confiáveis ​​com o tempo, já que os transistores se desgastam e perdem sua capacidade de reter carga. Com o uso crescente, esses dispositivos se tornam ainda menos confiáveis. Por padrão, os SSDs têm uma vida útil limitada.

A cada processo de gravação, o SSD torna-se menos eficiente. Isso ocorre porque, para sobrescrever dados, os dados existentes precisam ser apagados primeiro. Para isso, os chips NAND requerem tensão para enviar elétrons através do isolante.

Com ciclos contínuos de gravação e apagamento, o isolante se desgasta. Portanto, as células de memória flash não podem ser programadas e apagadas indefinidamente. Assim, o design da memória NAND e o uso do SSD determinam sua vida útil.

 

Quais fatores afetam a vida útil de um SSD?

Existem três fatores principais que ajudam a determinar a confiabilidade de um SSD: a idade do SSD, o total de terabytes gravados ao longo do tempo (TBW) e as gravações diárias (DWPD).

A era do SSD

A idade do SSD determina seu desempenho e longevidade. Mesmo que os fabricantes afirmem que eles podem durar dez anos, a vida útil média de um SSD é inferior a dez anos. Acima de tudo, depende do uso.

De acordo com uma pesquisa, as falhas de unidades de armazenamento SSD aumentaram com a idade dos dispositivos. No entanto, a necessidade de substituição foi 25% menor em comparação com os discos rígidos tradicionais.

Total de terabytes gravados ao longo do tempo

Na indústria de TI, a vida útil de um SSD é medida em TBW (terabytes gravados). Geralmente, a vida útil de um SSD é de 256 TBW. Este é o período básico de garantia, após o qual as células de memória começam a se degradar.

As chances de falha do disco e perda de dados aumentam após o valor de TBW ser excedido. Portanto, recomenda-se a substituição do disco após o esgotamento do TBW atribuído.

Gravações do Drive por dia

Os SSDs também possuem um valor DWPD que se refere à quantidade de dados que podem ser gravados por dia durante o período de garantia do SSD. Essa medida é feita em gigabytes. Quanto maior o valor DWPD, maior a durabilidade do SSD. Portanto, ao comprar um SSD, você pode considerar o DWPD para obter melhor capacidade e desempenho.

Como a resistência de SSDs/Flash é medida

A resistência dos SSDs de memória flash NAND é expressa em ciclos de gravação. Eles possuem um número limitado de ciclos de gravação, após os quais a camada de óxido das células de memória flash começa a se degradar. Isso impacta o desempenho do SSD.

A taxa de resistência também é chamada de ciclo de programação/apagamento, ou ciclo P/E. Quando novos dados são armazenados no SSD, um bloco de dados existente precisa ser apagado eletricamente. Infelizmente, um ciclo P/E contínuo deteriora a camada de óxido das células de memória flash NAND. Assim, essas células eventualmente se desgastam, o que afeta sua capacidade de armazenamento de dados.

Outro fenômeno indesejável que afeta o desempenho dos SSDs é a amplificação de escrita. Ao gravar dados na unidade de armazenamento, a quantidade real de escritas é multiplicada. Isso aumenta o número de gravações e, consequentemente, reduz o tempo de operação confiável do SSD, comprometendo sua consistência. Diferentes fatores que afetam a amplificação de escrita incluem coleta de lixo, sobreprovisionamento, metadados, estruturas de log e deduplicação.

Você encontrará diferenças importantes na resistência ao flash das arquiteturas de célula de nível único (SLC), célula de múltiplos níveis (MLC) e célula de três níveis (TLC):

  • A memória flash NAND SLC pode suportar entre 50.000 e 100.000 ciclos de gravação.
  • A memória flash NAND MLC pode suportar até 3.000 ciclos de gravação. A versão eMLC ou MLC empresarial suporta cerca de 10.000 ciclos de gravação.
  • A memória flash NAND TLC possui baixa resistência e pode suportar de 300 a 1.000 ciclos de gravação.

 

Como estimar a vida útil do seu SSD

A vida útil de um SSD depende principalmente do TBW (Total Blocked Write) e do DWPD (Digital Wordd Days Payday). Veja como você pode estimar quanto tempo o SSD irá durar:

TBW

O TBW é uma medida da quantidade de dados que o disco pode gravar durante sua vida útil. Por exemplo, se um SSD tem uma classificação de 300 TBW, o disco pode gravar 300 TB de dados antes de precisar ser substituído.

A série Samsung 85 Pro possui SSDs com capacidades de 128 GB, 256 GB, 512 GB, 1 TB, 2 TB e 4 TB. É fabricada com tecnologia 3D V-NAND e possui garantia de dez anos.

O TBW máximo para um SSD de 25 GB é 150. Para SSDs de 512 GB e 1 TB, o TBW máximo é 300. O SSD de 2 TB tem capacidade de 450 TBW e o de 4 TB tem capacidade de 600 TBW.

DWPD

O DWPD mede o número de vezes que você pode regravar todo o conteúdo de um SSD por dia, durante sua vida útil. Por exemplo, considere um SSD de 200 GB com DWPD 1 e garantia de cinco anos. Isso significa que você pode regravar 200 GB diariamente durante cinco anos sem risco de falha.

A partir desses dados, você também pode calcular o TBW. Como você pode gravar 200 GB por 365 dias durante cinco anos, o TBW total será:

200*365*5 = 365.000 GB, ou 365 TB de gravações

Da mesma forma, se o DPWD for 2 e os demais fatores permanecerem os mesmos, ou seja, a capacidade do SSD for de 200 GB e o período de garantia for de cinco anos, você pode estimar o TBW da seguinte forma:

2*200*365*5 = 730.000 GB, ou 730 TB de gravações

Cálculo

Para calcular a vida útil de um SSD, você pode usar a seguinte fórmula:

(Ciclos de gravação * Capacidade) / (Fator SSD * Dados gravados por ano)

Considere um SSD Samsung 850 PRO, TLC, com capacidade de 1 TB.

Então,

Ciclos de escrita = 3.000

Capacidade = 1 TB ou 1.000 GB

Fator SSD: quantidade real de dados em relação à quantidade real de dados gravados = 5 (considere)

Quantidade de dados gravados no disco por ano = 1.500-2.000 GB (estimado)

Assim, a fórmula fica:

(3.000 * 1.000)/(5 * 1.750)

= 342 anos

Não há garantia de que o disco rígido dure 342 anos. Mas, com base nessas suposições, a camada de óxido do SSD deverá durar esse tempo.

 

Tempo médio entre falhas

O tempo médio entre falhas (MTBF) é amplamente utilizado para medir o desempenho de HDDs. No entanto, ele não é significativo no caso de SSDs. O MTBF é baseado em amostras pequenas e é uma avaliação estatística. Ele define o tempo médio entre falhas do sistema. Portanto, um ativo é considerado mais confiável quanto maior for o valor do MTBF.

Para um HDD, o MTBF (Tempo Médio Entre Falhas) é de cerca de meio milhão de horas, o que equivale a aproximadamente 57 anos. O MTBF médio para SSDs é de 2,5 milhões de horas, porém, é menos útil, pois não há evidências conclusivas.

Assim, ao calcular a vida útil do SSD, TBW e DWPD oferecem resultados mais práticos.

Melhores práticas de manutenção de SSD

Embora os SSDs sejam bastante duráveis, eles podem apresentar mais erros do que os HDDs em menos tempo. Para melhorar a confiabilidade e o ciclo de vida desses dispositivos, os fabricantes desenvolveram tecnologias avançadas como:

Nivelamento de desgaste

Este método auxilia na distribuição uniforme dos ciclos de programação/apagamento em todo o bloco de memória do SSD. Existem dois tipos de nivelamento de desgaste: dinâmico e estático.

O algoritmo dinâmico de nivelamento de desgaste garante que os ciclos de gravação e apagamento de dados sejam distribuídos uniformemente pelos blocos de memória flash NAND. O algoritmo dinâmico é executado sempre que dados são gravados na memória flash. Utilizando um mapa, os LBAs (endereços de bloco lógico) do sistema operacional são vinculados à memória flash física. Quando o sistema precisa regravar dados, um novo bloco é vinculado. Isso contribui para uma maior vida útil dos SSDs.

No caso do nivelamento de desgaste estático, o sistema operacional também vincula os LBAs à memória física usando um mapa. Nesse caso, os blocos não alterados são sobrescritos e substituídos por blocos gravados.

Código de correção de erros (ECC)

Com o Código de Correção de Erros (ECC), o software consegue detectar e corrigir erros de bits. A memória flash NAND costuma apresentar esses erros, o que pode corromper os dados. O ECC também corrige os erros de bits causados ​​pelo desgaste das células de memória, prolongando assim a vida útil dos blocos de memória e aumentando a vida útil do SSD.

Gerenciamento de blocos defeituosos

Este método ajuda a detectar blocos defeituosos e impede que o sistema grave dados nesses blocos. Existem blocos defeituosos iniciais e blocos defeituosos posteriores na memória flash NAND. Os blocos defeituosos iniciais são inevitáveis, pois são criados durante o processo de produção. Os blocos defeituosos posteriores são criados devido aos ciclos repetidos de programação/apagamento (P/E).

O gerenciamento de blocos defeituosos utiliza o método de pular bloco, que permite ao controlador saltar para o próximo bloco bom ao encontrar um bloco defeituoso. No método de bloco de reserva, o bloco defeituoso é substituído por um bloco bom reservado. Dessa forma, o gerenciamento de blocos defeituosos prolonga a vida útil e a confiabilidade dos SSDs.

APARAR (Trim)

O comando TRIM apaga páginas e blocos deletados, contribuindo para uma vida útil mais longa do SSD e melhorando seu desempenho. Ele ajuda a apagar os blocos de dados que não estão mais em uso. Dessa forma, o armazenamento pode ser gerenciado de forma eficiente, pois instrui o controlador a descartar páginas de dados inválidas.

Os SSDs são mais confiáveis ​​do que os HDDs?

Os SSDs são mais rápidos, mais compactos e mais duráveis. Também consomem menos energia. Podem acelerar o desempenho. São mais utilizados em ambientes corporativos . Os HDDs têm maior probabilidade de falha mecânica e são mais suscetíveis a danos.

No entanto, os HDDs são mais acessíveis e, mesmo em caso de danos, os dados podem ser recuperados facilmente. Os HDDs são preferíveis se você precisa armazenar grandes quantidades de dados e não precisa acessá-los com frequência. Se você precisa de uma experiência de computação mais rápida, os SSDs serão mais adequados. Portanto, em termos de desempenho, os SSDs são mais confiáveis.

Resumindo: Vida útil do SSD

Não existem dispositivos de armazenamento perfeitos, e é sempre recomendável fazer backups regulares dos seus dados para evitar perdas significativas. Além disso, os SSDs têm uma vida útil maior em comparação com outros dispositivos; isso também depende de como você os utiliza. Portanto, trate seu SSD com cuidado para que ele dure mais tempo.