SSD staat voor solid-state disk of solid-state drive. Deze op halfgeleiders gebaseerde massaopslagapparatuur zonder bewegende delen heeft de laatste jaren een enorme opgang gekend. Op sommige gebieden hebben SSD’s de traditionele harde schijf al vervangen.
Solid-state disks (SSD) zijn niet-vluchtige gegevensopslagapparaten waarin de informatie is opgeslagen in halfgeleidercomponenten. In vergelijking met conventionele harde schijven hebben SSD’s het voordeel dat zij geen mechanische onderdelen vereisen en zeer compact kunnen worden gebouwd. Bovendien liggen de maximale gegevensoverdrachtsnelheden bij de tegenwoordig veelgebruikte SSD’s met NAND-flash aanzienlijk hoger dan bij conventionele harde schijven, vooral bij sequentiële toegang, en zijn de toegangstijden veel sneller.
De ontwikkeling van de SSD
De eerste SSD’s uit de jaren tachtig en negentig met harde-schijfinterfaces maakten gebruik van DRAM met batterijbuffer als gegevensopslag. Deze apparaten waren echter zeer duur en konden zich daarom niet vestigen. De doorbraak van de SSD kwam met goedkopere SSD’s met NAND-flash. Hier worden niet-vluchtige geheugenchips gebruikt waarin de geheugencellen blok voor blok elektrisch worden geschreven of gewist.
Deze SSD’s met SATA-interfaces werden aanvankelijk vooral in notebooks geïnstalleerd. Hier speelden naast de prestaties ook voordelen als ongevoeligheid voor schokken en een lager stroomverbruik een rol, terwijl nadelen als een lagere capaciteit en een hogere prijs minder belangrijk waren dan bij desktop-pc’s. Een belangrijke impuls voor de verspreiding van SSD’s was Intels Ultrabook-concept in 2011.
De maximale capaciteit van SSD’s is nu groter dan die van conventionele harde schijven. De prijs per GB van SSD’s is echter nog steeds aanzienlijk hoger dan die van HDD’s. Voor servers wordt dit nadeel echter gedeeltelijk gecompenseerd door mechanismen zoals gegevenscompressie en deduplicatie. Een belangrijke ontwikkeling voor het vergroten van de capaciteit van SSD’s was 3D-NAND van Samsung. Hier zijn hogere capaciteiten mogelijk door het gebruik van meerdere flash-lagen op één chip, zelfs zonder kleinere geheugencellen. Andere fabrikanten van NAND-flash hebben intussen ook hun eigen 3D-processen geïmplementeerd.
De eerste SSD’s zonder NAND-flash worden aangeboden door Intel en Micron. Beide bedrijven hebben in 2015 gezamenlijk de 3D XPoint-technologie gepresenteerd. In vergelijking met NAND-opslagmedia worden deze SSD’s verondersteld hogere prestaties te leveren bij willekeurige schrijftoegang en ook een langere levensduur te bieden. Intel brengt 3D-XPoint-opslagmedia op de markt onder de naam “Optane”.
Interfaces en vormfactoren
In desktop-pc’s en in servers domineren SSD’s in de 2,5-inch vormfactor. In PC’s meestal met SATA interfaces, in servers met SAS interfaces. In notebooks worden SSD’s steeds meer gebruikt in de vorm van M.2-kaarten, die worden aangeboden met zowel SATA- en PCI Express-interfaces als NVMe-interfaces. Zij hebben de vroeger gebruikte mSATA-kaarten grotendeels vervangen. Veel nieuwe moederborden hebben ook een of twee M.2 interfaces. Daarnaast worden SSD’s ook aangeboden in de vorm van PCI-uitbreidingskaarten die hogere snelheden mogelijk maken dan de SATA-interface. Aanvankelijk werden verschillende SATA SSD’s gecombineerd als een RAID 0-array. In de tussentijd worden M.2 PCIe SSD’s hier meestal gebruikt op een adapterkaart. Terwijl de maximale datasnelheid van SATA SSD’s wordt beperkt tot ongeveer 550 MB/s door de AHCI-standaard (Advanced Host Controller Interface) die is ontwikkeld voor HDD’s, kunnen NVMe SSD’s die zijn aangesloten via vier PCIe lanes tot 4.000 MB/s bereiken voor sequentieel lezen. Met de U.2 interface kunnen 2,5-inch SSD’s ook worden aangesloten via PCI Express en NVMe.
In smartphones en tablets met ARM- en vaak ook Intel Atom-processors worden SSD’s niet als massaopslag gebruikt, maar eMMC (embedded multimedia card) of UFS (universal flash storage) opslagmedia die verwant zijn aan SD-kaarten.