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Un futuro sempre più solido per lo storage

27-11-2017
Gli hard disk a memoria solida presentano grandi vantaggi. Tutto quello che occorre sapere per scegliere il giusto drive

Non è un segreto per nessuno che la produzione di informazioni digitali cresca in modo esponenziale. Quello che forse non tutti hanno ben chiaro è l’ammontare di tali informazioni: per fare un esempio potremmo dire che ogni minuto viene caricato su YouTube l’equivalente di circa 400 ore di video che, se consideriamo l’ormai classica risoluzione Full HD e un frame rate di 25 Hz, equivalgono a circa 150 GB di dati (fonte Dmr). In pratica, in un’ora si sfiorano i 10 TB. A incrementare in modo sostanziale questa produzione contribuiranno entro breve tutte le tecnologie afferenti al mondo dell’Internet Of Things. Tra queste le auto a guida autonoma, ciascuna delle quali generà quotidianamente circa 4.000 GB di dati. Insomma la fame di storage aumenta sempre più: secondo IDC, nel 2016 la produzione quotidiana era di 16 zettabyte (16×1021 byte) e nel 2025 sarà di 163 zettabyte, ovvero aumenterà di dieci volte. Questa è una grande sfida per i produttori di dispositivi per l’archiviazione, che, secondo le proiezioni di Ihs Markit, nel 2017 dovrebbero vendere attorno i 580 milioni di hard disk e SSD (Solid State Drive). E dopo una leggera flessione registrata lo scorso anno, il mercato dovrebbe proseguire in continua crescita fino a 2021, anno in cui il sell out dovrebbe sfiorare i 700 milioni di pezzi, risultato a cui contribuirà in modo determinante la massiccia crescita delle vendite di Ssd, la cui share proprio nel 2021 dovrebbe superare quella degli hard disk.

Una tecnologia in 3D

Tradizionalmente, le unità allo stato solido (non chiamiamoli dischi, non è corretto) basano il funzionamento su una memoria flash di tipo NAND che prevede una struttura planare di celle di transistor collegate in serie: l'immagazzinamento dei dati avviene modificando lo stato elettronico di tali celle. È proprio l’impiego di soli semiconduttori che rende molto veloci e compatti gli SSD.
Nel 2013, Samsung ha reso disponibile una tecnologia che ha rivoluzionato il processo di archiviazione, velocizzandolo ulteriormente. Tale tecnologia è chiamata V-NAND (Vertical NAND) perché adotta un design verticale che consente di superare i limiti di capacità della tradizionale tecnologia NAND 2D, permettendo di gestire pesanti carichi di lavoro e di memorizzare i dati con una potenza notevolmente incrementata.
In pratica, Samsung ha trasformato da planare a tridimensionale la struttura, rendendo possibile impilare fino a 100 strati di celle con un potenziale di densità scalare fino a 1 Terabit (la tradizionale NAND 2D non può superare la densità minima di V-NAND). Un importante aspetto della nuova struttura 3D è che non ha bisogno di un algoritmo complesso per scrivere i dati e questo permette di raggiungere una velocità fino a due volte superiore rispetto alla memoria flash NAND planare 2D tradizionale.
Entrando un pochino più nel dettaglio tecnico, alla base degli incrementi di velocità, efficienza energetica e affidabilità c’è l’impiego di due tecnologie: Channel Hole Technology ( CHT ), per permettere alle celle di collegarsi verticalmente attraverso un canale cilindrico che le attraversa, e Charge Trap Flash ( CTF ), che impedisce la corruzione dei dati a causa di eventuali interferenze che possono sorgere tra cella a cella. E’ la sinergia tra queste due tecnologie, sia da un punto di vista strutturale sia di materiali, che permette alla V-NAND di raggiungere prestazioni notevolmente superiori rispetto alla memoria NAND planare, con un consumo di ener

Una nuova era

Nel breve peridoto, la vecchia tecnologia meccanica e quella a stato solido convivranno. Un SSD ha lo stesso scopo di un hard disk in termini di archiviazione, ma il risultato è ottenuto in modo totalmente differente: come detto, non più una serie di dischi rotanti con una serie di testine magnetiche ma un sistema di memorizzazione su veloci chip di memoria flash che li conservano quando non c’è alimentazione (come accade con una chiavetta USB o una memory card SD per fotocamere). Un elemento molto importante di un SSD è il controller, ovvero quel dispositivo elettronico che gestisce i processi di lettura e scrittura dei dati: due SSD dotati degli stessi chip di memoria flash ma di controller diversi possono avere prestazioni totalmente differenti. La diversità dei due prodotti sta tutta nella tecnologia costruttiva, ma da qui derivano tratti che differenziano in modo sostanziale prestazioni, prezzi e possibili impieghi.
Partiamo proprio dalle prestazioni. Se montato su di un PC, un SSD permette di completare il boot in meno di un minuto, spesso addirittura in qualche decina di secondi. E anche durante il normale utilizzo sarà molto rapido sia in scrittura sia in lettura. Un disco rigido richiede invece molto più tempo per il boot e continuerà a essere più lento di un SSD anche durante l’avvio delle applicazioni e il trasferimento dei file. In questo, oltre alla presenza di una meccanica, contribuisce anche il fatto che un hard disk frammenta i file registrandoli casualmente dove trova spazio e la testina per ricostruire i file può dover percorrere parecchia strada. Questo non accade negli SSD, che possono contare su una gestione ottimizzata e velocissima dell’archiviazione. Va da sé che questo aspetto ne fa i prodotti di elezione per impieghi in cui si devono eseguire query particolarmente impegnative e i dati devono essere rapidamente disponibili. Proprio per questo in molti data center gli SSD stanno prendendo il posto degli hard disk quando c’è bi

La corsa è verso la capacità

Attualmente a una tale velocità non si affianca un capacità comparabile: mentre un hard disk da 10 TB è oggi disponibile anche sul segmento consumer, un’unità SSD non va oltre i 4 TB. Dal top all’entry level: oggi possiamo considerare come taglio minimo per un HD i 500 GB, mentre per un SSD si parla di 128 GB. E in effetti sono questi i modelli più venduti sul versante archiviazione esterna tramite connessione USB. Se in questo un HD può consentire l’acquisto di più elevate capacità, la presenza di una testina li rende molto delicati e spesso basta un piccolo urto a rendere inaccessibile tutto il contenuto. Cosa che non succede con gli SSD, che proprio perché privi di meccanica, sono robustissimi (possono resiste a cadute anche da alcuni metri) e possono essere realizzati in dimensioni molto contenute. E questo, con la previsione di richiesta di storage di cui si è parlato in precedenza, potrebbe essere un elemento strategico per la diffusione su larga scala degli SSD. La grande robustezza assieme alle prestazioni elevate ha già fatto dei Solid State Drive la prima scelta nei portatili ultrasottili top di gamma.
Da ultimo l’aspetto prezzo. Un disco rigido interno da 2,5 pollici da 1 TB costa tra i 40 e i 50 dollari. Un SSD con stessa capacità e fattore di forma parte da 250 dollari. Il che si traduce in 4 a 5 centesimi a gigabyte per il disco rigido e 25 centesimi a gigabyte per l’SSD. In pratica, un rapporto 1 a 5, che è sicuramente importante. Se però avete un computer di qualche anno e vi sembra molto lento provate a sostituire l’hard disk con un SSD: l’incremento di prestazioni che otterrete vi farà immediatamente dimenticare la differenza di prezzo e vi sembreranno i soldi meglio spesi negli ultimi tempi.