TLC, QLC y SSD sin DRAM

La QLC no es una TLC defectuosa. Pone cuatro bits en una celda donde la TLC pone tres, lo que compra coste por terabyte y gasta velocidad de escritura sostenida y resistencia. Que una unidad lleve DRAM es una cuestión aparte que las unidades baratas responden de la misma manera por casualidad.

Qué significan TLC y QLC

Una celda de flash es un transistor de almacenamiento que retiene una carga atrapada. Las letras cuentan cuántos bits salen de una celda. La TLC — celda de triple nivel — guarda tres. La QLC — celda de cuádruple nivel — guarda cuatro.

El número importa porque n bits necesitan dos elevado a n niveles de carga distinguibles. Tres bits son ocho niveles; cuatro bits son dieciséis. La ventana de voltaje utilizable no se ensancha para acomodarlos, así que pasar de TLC a QLC reduce a la mitad el ancho de cada banda y duplica el número de fronteras que el controlador tiene que colocar entre ellas: siete umbrales de lectura se convierten en quince.

Las bandas estrechas cuestan por los dos lados. Escribir significa dirigir la carga hasta una banda, y un objetivo más estrecho requiere más pulsos de programación con un paso de verificación entre ellos — la mayor parte de por qué una celda QLC es más lenta de programar. Leer significa decidir en qué banda cayó la carga, y quince fronteras requieren más pasadas de detección y se apoyan más en la corrección de errores según la carga deriva con la edad. El coste de lectura es con diferencia el menor de los dos.

Lo que eso compra es un tercio más de bits del mismo conjunto de celdas.

Cuánta caché rápida tiene una unidad

Los dos tipos de celda esconden su velocidad de escritura detrás de una región de flash operada a un solo bit por celda, y qué te dicen realmente las cifras de velocidad de un SSD cubre la curva que eso produce. De dónde sale esa región decide cuánta consigues.

Parte de ella puede ser permanente. Una caché estática se aparta a un bit por celda cuando se diseña la unidad, y tiene ese tamaño esté la unidad vacía o casi llena. El resto es prestado. Una caché dinámica es TLC o QLC corriente escrita temporalmente a un bit por celda y plegada después, así que sale del espacio libre y se encoge según lo hace el espacio libre.

La aritmética de la caché prestada es cruel. Las celdas operadas a un bit guardan un tercio de su capacidad TLC, o un cuarto de su capacidad QLC, así que absorber 100 GB de escrituras al ritmo en caché ocupa 300 GB de una unidad TLC o 400 GB de una QLC hasta que los datos se pliegan. Un tamaño de caché declarado para una unidad vacía está declarando el mejor día de la vida de esa unidad. Qué capacidad de SSD necesitas cubre lo que eso significa para cuánto de una unidad conviene dejar sin usar.

El plegado es la otra mitad de la factura. Los datos en caché se escriben una segunda vez cuando pasan a su forma densa, así que un byte del anfitrión le cuesta a la flash dos operaciones de programación: una a un solo bit por celda y otra a tres o cuatro. Eso es amplificación de escritura que aceptaste a propósito, y gasta resistencia y ancho de banda de fondo en vez de tiempo que puedas ver. También necesita que dejen a la unidad terminar tranquila. Sigue escribiendo mientras pliega y hará tu trabajo y el suyo a la vez, así que el caudal sostenido puede asentarse por debajo del ritmo nativo en vez de en él.

A qué renuncia una unidad sin DRAM

La DRAM de un SSD no guarda tus archivos. Guarda la tabla de asignación de la capa de traducción de la flash, que convierte la dirección que pide el sistema operativo en la página física que aloja los datos. Esa asignación se reescribe constantemente y se consulta en cada acceso.

Dimensiona la tabla y el diseño sale solo. La asignación se hace normalmente con una granularidad de 4 KB y una entrada de cuatro bytes por página, que es un byte de tabla por kilobyte de unidad — alrededor de un gigabyte de tabla por terabyte de capacidad. Por eso las unidades que llevan DRAM la llevan en proporción a su tamaño, y por eso el coste de prescindir de ella crece de la misma manera.

Una unidad sin DRAM tiene dos sitios donde poner la tabla. El primero es la propia flash, lo que convierte una lectura dispersa en dos: una para traer el trozo del mapa y otra para traer los datos a los que apunta. El segundo es el búfer de memoria del anfitrión, una función de NVMe que deja a la unidad tomar prestada una pequeña reserva de RAM del sistema y guardar ahí la parte más concurrida del mapa.

Eso es un arreglo genuino para el caso común y no un arreglo completo. La reserva es una pequeña fracción de lo que necesita un mapa entero, así que sostiene un conjunto de trabajo y no la tabla, y un acceso disperso por todo el espacio de direcciones de una unidad grande fallará. Es memoria que posee el anfitrión y que puede reclamar, así que ahí no va nada que la unidad no pueda permitirse perder — cachea consultas, no tus escrituras. Y es una función de NVMe, así que una unidad SATA sin DRAM no tiene nada intermedio: su tabla vive en la flash.

Así que la diferencia aparece de forma estrecha: acceso disperso por una unidad grande y bastante llena, y trabajos largos y mixtos que reescriben el mapa más o menos tan rápido como lo leen. Una ventana prestada cubre el resto.

Cuál comprar para lo que tú haces

Son dos ejes, no una escalera. Una unidad puede ser TLC con DRAM, TLC sin ella, QLC con o QLC sin. Parecen un solo eje porque las unidades más baratas de una gama tienden a ser QLC y sin DRAM a la vez, así que quien compara los extremos de una gama nunca ve el medio.

Para una unidad de arranque, prefiere TLC y deja pasar el resto. Es la que recibe las escrituras pequeñas y dispersas, la que vive más cerca de llena y la que más trabajo cuesta sustituir. Que lleve además DRAM importa bastante menos en una máquina cuyo sistema operativo y cuyo controlador admiten el búfer de memoria del anfitrión.

Para volumen escrito en series largas y leído muchas veces después — una biblioteca de juegos, un archivo multimedia, metraje que guardas en vez de montar — la QLC es un compromiso sensato. Las escrituras llegan en tramos que te puedes permitir que vayan más lentos, y la velocidad de lectura, aunque carga con parte del coste de esas bandas más estrechas, está mucho más cerca entre las dos de lo que lo está la velocidad de escritura.

La combinación que hay que evitar es una unidad QLC mantenida casi llena y escrita constantemente. Su caché dinámica es la más pequeña justo cuando más se le pide, y el ritmo de debajo es el más bajo que puedes comprar.

La resistencia es real y se exagera con facilidad. Una celda tiene un presupuesto de ciclos de programación y borrado, y por celda ese presupuesto es menor en la QLC, porque las bandas más estrechas toleran menos del desgaste que deja atrás cada borrado. Pero la cifra impresa en una unidad no es por celda. Es el total de escrituras para la unidad entera, así que escala con el número de celdas y con la capacidad reservada como repuesto, y una unidad QLC grande puede estar calificada para absorber más escritura a lo largo de su vida que una TLC pequeña. Compara esa calificación contra lo que escribes en un año, no contra el tipo de celda de otra unidad. Resistencia y garantía de un SSD cubre cómo medir lo que escribes, y cuánto vale la calificación como término de garantía.

Por qué una oferta rara vez te dice ninguna de las dos cosas

Ninguna de las dos es algo que los fabricantes publiquen de forma fiable. El tipo de NAND y el diseño de la caché faltan en la mayoría de las páginas de producto y en casi toda oferta minorista, y faltan en la ficha técnica con suficiente frecuencia como para que la prensa especializada los establezca probando en vez de leyendo.

También cambian. Un modelo puede revisarse a mitad de su vida — otro proveedor de NAND, otro controlador, la DRAM retirada — y seguir vendiéndose con el mismo nombre y la misma referencia, a veces en la misma caja. Los análisis escritos antes de la revisión describen una unidad que ya no es la que se envía. El nombre del modelo no es prueba de lo que hay dentro de la unidad que llegaría, y una oferta que lo repite tampoco lo es.

Por eso, cuando una oferta no indica el tipo de NAND ni si la unidad lleva DRAM, dejamos el campo vacío en vez de deducirlo del nombre del modelo. Un campo vacío registra lo que dijo la oferta. No es una afirmación sobre el hardware.

Cómo elegir un SSD pone en orden la capacidad, la velocidad y la interfaz, y cada SSD de nuestro catálogo está en una sola página.