SSD: futuro incerto, in gioco ci sono capacità e prestazioni

Gli SSD non hanno futuro, almeno secondo uno studio condotto da Laura Grupp dell'Università della California, che in occasione della decima conferenza Usenix sulle tecnologie di archiviazione ha spiegato che all'aumentare della densità dei chip si ridurrà il costo per gigabyte, ma al contempo "tutto il resto è destinato a peggiorare", perché cresceranno latenze in lettura e scrittura e di pari passo anche gli errori nella gestione dei dati.

Gli SSD saranno più veloci degli hard disk in futuro?

Insomma, se da un lato gli SSD si propongono come una tecnologia interessante per la loro velocità, per aumentare la capacità mantenendo i costi entro certi livelli bisognerà scendere a compromessi con le prestazioni e quindi la loro utilità diventerà discutibile. Queste affermazioni sono frutto di prove condotte in laboratorio dalla Grupp insieme a Steven Swanson, direttore dell'UCSD Non-Volatile Laboratory Systems, e John Davis di Microsoft Research, che insieme hanno testato 45 diversi chip di NAND flash provenienti da sei fornitori differenti, e fabbricati con processi di produzione dai 25 ai 72 nanometri.

Le prove hanno svelato differenze di velocità in scrittura notevoli e con l'usura della memoria, i tassi di errore si sono dimostrati sensibilmente differenti tra i prodotti in test. In particolare, le memorie SLC (Single Level Cell) sono quelle che hanno fornito i risultati migliori, mentre quelle MLC (Multi Level Cell) e RTLC (Triple Level Cell) hanno fatto registrare i risultati peggiori.

A questo punto, i ricercatori hanno fatto una proiezione dei risultati registrati sulle tecnologie NAND che ci saranno nel 2024 (si prevedono SSD TLC da 16TB e MLC da 4TB), quando la tecnologia di produzione dei chip raggiungerà i 6,5 nanometri: le latenze in lettura e scrittura sono destinate a raddoppiare nei chip MLC e a crescere di oltre 2,5 volte in quelli TLC. In più è stato calcolato che i tassi di errore aumenteranno di un fattore superiore a tre. La conclusione laconica è che si potranno avere "la capacità o le prestazioni", ma non entrambi.

Per i test sono state sfruttate schede PCIe con chip flash con un'interfaccia ONFI a 400 MBps e non sono stati impiegati appositi controller NAND flash come quelli adottati dai fornitori di SSD come Intel, OCZ e Fusion-IO. I risultati sono stati interpretati in chiave ottimistica perché non si è tenuto conto della latenza aggiuntiva data dalla correzione degli errori o dagli algoritmi di garbage collection.

Dato che gli SSD non hanno parti meccaniche in movimento, il tempo necessario per scrivere e leggere i dati è attualmente di 100 volte inferiore rispetto a quello degli hard disk tradizionali. Negli ultimi sei anni le dimensioni dei transistor usati per la fabbricazione di chip NAND flash sono passate da 72 a 25 nanometri, per memorizzare una maggiore quantità di dati nello stesso numero di chip.

Il problema è che man mano che si riducono le dimensioni, accade altrettanto per i cosiddetti "wall" cioè le barriere che separano le celle le une dalle altre e che contengono gli elettroni. A un certo punto gli elettroni "valicheranno" le celle generando errori nella gestione dei dati tali da richiedere più lavoro da parte del codice di correzione degli errori (ECC). 

I primi SSD (SLC) memorizzavano solo 1 bit di dati per ciascuna cella, mentre le MLC arrivano a 2 bit per cella. Le triple-level cell (TLC) arrivano a memorizzare 3 bit di dati per cella, e ci si aspetta che i produttori si sforzino nei prossimi anni per creare chip di capacità ancora maggiore per raggiungere quelle dei dischi fissi tradizionali. Perciò il problema del deterioramento delle celle diverrà sempre maggiore, portando i produttori del settore a prendere decisioni difficili. Speriamo che da qui ai prossimi anni quelli che ora sembrano problemi di grande spessore possano essere superati con l'avvento di nuove tecnologie.