Wciąż trwa debata, czy dyski SSD stosowane w serwerach i macierzach dyskowych mogą być zbudowane w technologii Multi-Level Cell (MLC), a nie w Single-Level Cell (SLC), tak jak to ma miejsce dotychczas. Wszystko wskazuje na to, że – mimo pewnych niedogodności standardu – walkę tę już wkrótce wygra MLC.
Na korzyść MLC przemawia kilka czynników. Podstawowym jest cena dysków w technologii MLC – znacznie niższa, niż tych w SLC. Trwałość dysków SLC jest owiana legendą, ale okazuje się, że nie zawsze jest potrzebna. Dyski SLC są szybsze, ale w przypadku dysków MLC kontrolery (których wydajność bardzo szybko rośnie) może skompensować tę niedogodność.
Popyt obniża cenę
Pod koniec 2008 r. ceny dysków SLC NAND były 4,5-krotnie wyższe niż MLC. Prognozy wskazywały też, że ta różnica nie będzie mniejsza niż dwukrotna, co wciąż nakazywało zastanowienie się, czy nie rozważyć technologii MLC. Skąd tak duża różnica w cenie?
Różnica głównie wynika ze znacznie mniejszego popytu, co powoduje, że producenci chipów NAND mają znacznie wyższe jednostkowe koszty produkcji, a część z nich w ogóle wycofała się z tego rynku. W pewnym momencie wystąpił nawet kryzys dostaw, co spowodowało, że ceny zatrzymały się. Na rynku MLC jest zdecydowanie lepiej w tej dziedzinie, jako że popyt i konkurencja są duże, cena automatycznie musi spadać.
Uratować komórki przed zapisem
Dzisiejsze systemy operacyjne wykonują mnóstwo operacji zapisu na dysk, chociaż użytkownicy najczęściej nie są tego świadomi. Są zapisywane nie tylko dane użytkownika, ale także wiele informacji pomocniczych dla systemu operacyjnego, a tym plik wymiany danych. Ponieważ operacja zapisu w dyskach SSD jest znacznie wolniejsza niż odczytu, a dodatkowo każda operacja zapisu zmniejsza trwałość komórek pamięci (komórka NAND przed każdym zapisaniem musi być wyczyszczona), celem producentów jest jak największe obniżenie liczby operacji zapisu na pojedynczą komórkę w dysku SSD.
Kontrolery SSD robią wiele, aby ukryć problemy z trwałością kości NAND przed systemem. W większości dysków SSD jest wykorzystywana pamięć DRAM, która kolekcjonuje dane do zapisania, a następnie zapisuje je w jednym kroku, zamiast w wielu mniejszych. To przyspiesza proces zapisywania o rząd wielkości, a dodatkowo ogranicza stopień zużycia komórek pamięci.
Aby zmniejszyć liczbę operacji zapisu, stosuje się też dodatkowe zabiegi, jak równoważenie zużycia, np. poprzez zwiększenie rzeczywistej pojemności dysku (względem tej prezentowanej do systemu) i wykonywanie operacji zapisu także tam. Według producentów, tego typu zabiegi mogą doprowadzić do sytuacji, że przy tradycyjnym komputerze osobistym liczba zapisów pojedynczej komórki zostanie ograniczona do kilkudziesięciu rocznie.
Kanały kontra cena
Jedną z głównych cech, która płynie na korzyść dysków SSD, jest ich wewnętrzna architektura. Wewnątrz nich znajduje się duża liczba kości NAND, do których może następować równoległy dostęp (im więcej ścieżek tego dostępu, tym szybciej). Dzięki temu, zamiast zwiększać wydajność pojedynczej kości, teoretycznie można zwiększyć liczbę kanałów dostępu. Dziś najczęściej w dyskach jest wykorzystywanych kilkanaście takich kanałów.
Ograniczeniem jednak są koszty. Poza tym rosnąca liczba kanałów powoduje, że nie ma sensu tworzenia dysków o małych pojemnościach, a przy obecnej cenie kości NAND trudno byłoby sprzedawać dyski SSD o pojemności kilkuset gigabajtów. Tworzenie dużej liczby wewnętrznych kanałów nie ma też większego sensu, ponieważ wówczas wąskim gardłem stałby się zewnętrzny interfejs dysku.
Porównując technologie SLC i MLC, widać gołym okiem, że proces zapisu w MLC jest znacznie wolniejszy niż w SLC. Stąd m.in. opisane wcześniej zabiegi realizowane poprzez kontrolery, które powodują, że przy wykorzystaniu dysków MLC w komputerach osobistych różnica jest prawie niezauważalna. Niestety, przy serwerach i macierzach dyskowych jest jeszcze pewna droga do przejścia.
Coraz mocniejsze kontrolery
Kontrolery w dyskach SSD podążają za prawem Moore’a – ich moc wciąż rośnie przy stałej cenie. Wydajne kontrolery, które kiedyś kosztowały fortunę, dziś mogą być kupione za ułamek ówczesnej ceny.
Większa wydajność kontrolerów powoduje, że można dopuścić do użytku kości pamięci niższej jakości. Mocniejszy kontroler umożliwi lepszą kontrolę błędów, możliwe staje się zaimplementowanie bardziej zaawansowanych algorytmów do równoważenia obciążenia, zarządzania zapisem itd.
Dzięki temu staje się niemal oczywiste, że producenci dysków SSD będą przechodzić z technologii SLC na MLC, być może w dłuższym czasie jako usprawnienie wprowadzą układy NAND w technologii 4-bitowej, a nie – jak stosowane dziś – 3-bitowe.
Jeszcze w 2007 r. niemal wszyscy producenci krytykowali technologię MLC, nawet do zastosowania w konsumenckich dyskach SSD. W 2008 r. pojawiły się pierwsze dyski MLC, a pod koniec roku w tej technologii były produkowane już wszystkie dyski konsumenckie. Dziś firmy STEC i Fusion-io od paru miesięcy oferują także dyski do serwerów i macierzy dyskowych zbudowane w tej technologii (jednak wciąż nie rezygnując z SLC). Analitycy twierdzą, że już w 2010 r. połowa zaawansowanych dysków SSD będzie oferowanych w technologii MLC, a w najbliższych latach – już wszystkie.
