Toisin kuin perinteisissä kiintolevyissä, SSD-levyissä tietoja ei tallenneta magneettisesti vaan flash-muistipiireille (ns. NAND-muistipiirit). SSD-levy koostuu emolevystä, muistipiireistä, joiden määrä riippuu levyaseman kapasiteetista, sekä levyn toimintaa hallinnoivasta ohjainpiiristä.

NAND-muistipiireihin tallennettu tieto ei häviä kun laitteesta kytketään virta pois päältä. Muistipiireissä tieto tallennetaan muistisoluihin, joissa voi olla eri määrä ns. tasoja muistityypistä riippuen. Tämä herättääkin kysymyksen, miten pitkä SSD-levyn käyttöikä on?

Flash-muistityypit ja muistisolujen kuluminen

Tietojen kirjoittamisen tiedetään kuluttavan SSD-levyn muistisoluja, mikä lyhentää sen käyttöikää. Mutta kuluvatko eri muistityypit samalla tavalla?

Tällä hetkellä markkinoilla on kolme erityyppistä NAND-muistia:

• SLC (Single Level Cell) - 1 bitti tietoa yhdessä solussa
• MLC (Multi Level Cell) - 2 bittiä tietoa yhdessä solussa
• TLC (Triple Level Cell) tai 3-bit MLC - 3 bittiä tietoa yhdessä solussa

Mitä enemmän tasoja solussa on, sitä useampia bittejä sille voidaan tallentaa. Teknologian kehityksen ansiosta tänä päivänä jopa satojen gigatavujen SSD-levyt ovat järkevän hintaisia. On arvioitu, että tämän vuoden lopussa jopa 50 % valmistettavista NAND-muisteista on TLC-tyyppisiä. Sen tuotantokustannukset ovat n. 15-20 % pienemmät kuin MLC-piireissä.

Muistitasojen kasvattamisen haittapuolena on kuitenkin heikompi luotettavuus, kestävyys ja suorituskyky. Esimerkiksi TLC-solun kirjoitusaika on nelinkertainen ja lukeminen 2,5-kertainen SLC-soluun verrattuna. Suuremman bittimäärän takia muistit myös kuluvat nopeammin.

Muistisolu koostuu ns. floating-gate -transistorista. Se koostuu kahdesta oksidilla eristetystä hilasta (engl. gate), nimeltään control gate ja floating gate. Elektronit floating gate:ssa pitävä oksidikerros kuluu joka kerta, kun muistisolu tyhjennetään eli alustetaan uutta kirjoituskertaa varten. Näin ollen liian kulunut eristekerros saattaa päästää elektroneja läpi.

Koska NAND-solun tila riippuu floating gate:ssa olevien elektronien lukumäärästä, voivat pienetkin erot aiheuttaa virheitä solun tilaan. Yksinkertainen SLC-solu voi olla joko täynnä tai tyhjä, jolloin ongelma ei ilmene yhtä helposti. TLC-solut sen sijaan voivat olla kahdeksassa eri tilassa, jolloin elektronien vuoto eristeen läpi voi aiheuttaa merkittäviä ongelmia.

Kuinka pitkään SSD kestää?

Vaikka kysymys on yksi yleisimmistä, siihen on mahdotonta vastata. Yritämme kuitenkin antaa suuntaa-antavan yleiskuvan.

SSD:n kehityksessä panostetaan 3-bittiseen TLC-muistiin, joka alkaa jo dominoida markkinoita. Vaikuttaa siltä, että 2-bittisen MLC-muistin on todettu olevan tarpeettoman pitkäkestoinen.

Valmistajat ovat siis päättäneet käyttöiän kustannuksella panostaa SSD-levyjen tuotantokustannusten alentamiseen ja muistikapasiteetin kasvattamiseen, jotta SSD:stä tulisi mielenkiintoisempi vaihtoehto markkinoilla.

SSD-levyjen käyttöikä ei tunnu aiheuttavan toistaiseksi huolta. Suorituskyvyn mittaamiseksi The TechReport suoritti rasituskokeen kuudelle SSD-levylle. Kaksi levyä suoriutui jopa kahden petatavun kirjoittamisesta ja kaikki levyt onnistuivat joka tapauksessa satojen teratavujen käsittelystä ilman ongelmia. Jos oletetaan, että vuosittain levylle kirjoitetaan kaksi teratavua tietoa, tulisi SSD kestämään jopa tuhat vuotta (2 PB = 2000 TB).

SSD:n kunnon seuraaminen

Kuten kiintolevyillä, myös SSD-levyillä on olemassa MTBF-arvo (Mean Time Between Failure). Käyttöiäksi arvioidaan usein 1,5 - 2 miljoonaa tuntia. S.M.A.R.T.-diagnosoinnin avulla erilaiset virhearvot voidaan huomata ajoissa.

Usein laitevalmistajat toimittavat tuotteilleen räätälöityjä erikoisohjelmia, jotka näyttävät S.M.A.R.T.-arvojen lisäksi myös levylle tallennettujen tietojen kokonaismäärän sekä levyn yleisen kunnon. Kuvassa on esimerkki Samsung Magician -työkalusta.

Tässä tapauksessa levylle on kirjoitettu kaiken kaikkiaan kolme teratavua tietoa, sen tila on erinomainen ja kaikki S.M.A.R.T.-arvot ovat kunnossa.

Jotkin ohjelmat voivat myös arvioida levyn jäljellä olevan käyttöiän levyn käytön perusteella. Esimerkiksi BinarySense:n SSDLife ennustaa levylle vielä reilun yhdeksän vuoden käyttöajan.

Vinkkejä SSD:n käyttöiän pidentämiseen

Näillä toimenpiteillä voit pitää levyn hyvässä kunnossa pitkään:

• Vältä eheyttämistä – SSD:lle ei ole tarvetta käyttää levyn eheytystyökaluja. Eheyttämistä käytetään kiintolevyissä eri tietoklustereiden lukemiseen tarvittavan ajan lyhentämiseen, jolloin lukupään liikkumista voidaan vähentää. SSD-levyssä kaikilla muistisoluilla on sama hakuaika.
• Älä täytä levyä täyteen - käytä Over-Provisioning -toimintoa. Monet valmistajat sisällyttävät Over-Provisioning -toiminnon levyynsä, joka varaa n. 10 % levyn kapasiteetista puskuriksi väliaikaiseen tallentamiseen. Tällöin levyohjain tyhjentää tarpeettomia muistilohkoja, järjestelee tietoja sekä siirtää niitä niin, että muistisolut kuluisivat mahdollisimman tasaisesti (ns. wear-leveling -algoritmit).
• Ota TRIM käyttöön käyttöjärjestelmästä - Useimpiin SSD-levyihin sisältyy ns. garbage-collection (GC) -toiminto. Se valmistelee muistisoluja uusien tietojen vastaanottamiseen. Uudemmissa käyttöjärjestelmissä oleva TRIM-komento tekee tästä tehokkaampaa. Komennon avulla käyttöjärjestelmä voi viestittää SSD:lle kun jokin tiedosto voidaan poistaa. Huomaa, että TRIM-komennon käyttäminen heikentää tietojen palautuksen mahdollisuutta.
• Käytä SSD:tä silloin kun se on järkevää - SSD:n ehdoton etu on sen lukunopeus, haittapuolena muistisolujen kuluminen. Sen takia SSD:tä kannattaa käyttää silloin kun suuri lukunopeus on tärkeintä.

Loppujen lopuksi parhain neuvo pätee kaikkiin tallennusvälineisiin: ota varmuuskopiot säännöllisesti. SSD:n suhteellisen pitkästä teoreettisesta käyttöiästä huolimatta olemme huomanneet, että siinä ilmenee vikoja yhtä usein kuin kiintolevyissäkin. Viat voivat johtua iskuista, jännitepiikeistä, inhimillisistä virheistä sekä monista muista tekijöistä. Jos vahinko on jo tapahtunut, olemme valmiit auttamaan sinua!