Samsung SSD 840 Pro 128 GB

      30.1.2013 Snaha o využití pamětí FlashROM v PC jako alternativy k pevnému disku sahá až někam do počátku 90-tých let minulého století. V roce 1991 představila firma SanDisk svůj první flashdisk v podobě PCMCIA karty o kapacitě 20 MB určené zejména pro přenosné počítače. V průmyslových PC se zase prosadily moduly DiskOnChip a paměťové karty CompactFlash, které jsou kompatabilní s rozhraním IDE (ty novější podporují i rychlé přenosy UDMA). Po roce 2003 se začaly objevovat 3,5" a 2,5" flashdisky s rozhraním SCSI a IDE, avšak cena za 1 MB oproti běžným pevným diskům byla řádově vyšší a rychlost zápisu nijak závratná. Díky neustálému pokroku ve vývoji technologií flash pamětí a růstu objemu výroby došlo před pár lety k podstatnému zlevnění, navýšení kapacity a vychytání dětských nemocí, takže se konečně flashdisky staly plnohodnotnou alternativou k HDD, které zejména rychlostí a nižší spotřebou už překonaly. Pro notebooky nabízí navíc SSD velkou výhodu mechanické odolnosti a tím větší bezpečnost dat a mobilitu, i když je třeba pamatovat na to, že i u sebelepší značky může nastat náhlá smrt a SSD se bez varování odporoučí se všemi daty. Proto nezbývá než zálohovat, zálohovat, zálohovat. Dnes jsou k dispozici i modely SSD v podobě Express Card, mSATA nebo PCI-E karet a velikosti 1,8". Více o historii SSD zde a zde.
      Já jsem s koupí SSD dost dlouho váhal, protože jsem si byl dobře vědom řady problémů SSD, zejména omezeného počtu zápisů (každá flash paměť se tím ničí, protože při mazacím cyklu degraduje oxidová vrstva izolující plovoucí hradlo), pomalejší rychlosti při zápisu (zejména malých bloků) a také kvůli ceně. Problém s životností flash pamětí řeší neustále chytřejší algoritmy Wear Levelingu implementované v řadiči a firmware SSD (snaha o eliminaci rozdílného opotřebení paměťových buňek při zápisu). Je však paradoxní, že novější technologie (jemnější litografie) flash pamětí dosahují neustále nižší životnosti buňek.

technologie NAND Flash	počet mazacích cyklů
SLC (Single-Level Cell)	100000
MLC (Multi-Level Cell) > 25 nm	10000
MLC (Multi-Level Cell) 20 - 25 nm	5000
MLC (Multi-Level Cell) < 20 nm	3000
TLC (Multi-Level Cell) < 20 nm	1000 - 3000
QLC (Quad-Level Cell) < 20 nm	< 1000

      Je to prostě důsledek tlaku na cenu. Výrobci pamětí vymysleli jednoduchý trik, jak snadno znásobit kapacitu při minimálním zvýšení složitosti a velikosti čipu. U MLC pamětí se uloží do jedné paměťové buňky né jeden, ale více bitů informace. Prakticky se název MLC vžil pro 2-bitové buňky i když Multi může znamenat cokoliv > 1. Toho je dosaženo tím, že se plovoucí hradlo může při zápisu vybít jen částečně a nést tak 4 různé úrovně náboje (2 mezní a 2 mezistavy). Čtecí obvod pak musí umět tyto čtyři úrovně od sebe odlišit. Podobně tak u TLC pamětí nese 1 buňka 3 bity informace v 8 úrovních náboje a už se objevují i první QLC paměti s 4 bity v 1 buňce (16 úrovní náboje). Asi nemusím dále zmiňovat, že čím více je nutné těchto úrovní rozlišit, tím více je čtení náchylné na chyby (má-li plovoucí hradlo vlivem degradace svod a postupně se vybíjí, snadněji se změní hodnota náboje mezi 2 sousedními úrovněmi, než by tomu bylo při rozlišování pouhých dvou stavů nabito / vybito). Dnes jsou nejvíce prodávané SSD s MLC pamětmi, které nabízí velké kapacity za slušné ceny, zatím co SSD s SLC jsou k dispozici v kapacitách několik málo desítek GB a jsou podstatně dražší.
      Při výběru SSD jsem pročetl spoustu recenzí a vybral několik kandidátů. Velký důraz jsem kladl na spolehlivost, kde věřím zejména firmě intel, která má s výrobou SSD mnohaleté zkušenosti a těší se dobrému jménu. Přesvědčil mě též Samsung, který má pod palcem kompletní výrobu svých SSD od paměťových čipů přes řadič po firmware a dodává své SSD pro velké firmy jako Dell či Apple. Takže jsem se nakonec omezil na tyto dva výrobce, také proto že jako jediní nabízí ke svým SSD software pro manuální TRIM, což se hodí pro starší OS jak Windows 7 s nativní podporou nebo pokud řadič nepracuje v režimu AHCI.

• Intel 320 - už starší řada SSD s vlastním řadičem intel a 25nm NAND MLC Flash, záruka 5 let, poměrně vysoká cena, rychlost spíše nižsí (burst), ale zas u malých bloků lepší než novejší řada 520. Díky delší době na trhu snad odladěný FW od dětských nemocí. Cena 4394 Kč za 120GB model, v současnosti už asi není dostupný.
• Intel 520 - nová řada SSD kontroverzním radičem SandForce a 25nm NAND MLC Flash, záruka 5 let. Intel sice napsal vlastní firmware, který eliminuje většinu bugů, ale zřejmě né všechny (např. problém při použití AES 256 šifrování). Výkonově je rychlejší v burstu, zejména díky realtime kompresi, ale ve 4 kB blocích má slabší výkon než předchůdce řady 320. Díky použité kompresi dochází k zajímavému efektu, že když čte třeba HD Tune prázdné sektory, tak to líta >500MB/s, zatímco u obsazených sektorů to skokove klesne na 250MB/s. Cena je nižší než u řady 320, 120GB verze za slušných 3124 Kč. UPDATE: Bohužel náhlá smrt se nevyhýbá ani SSD intelu a záchrana dat po kompresi a šifrování bývá velmi obtížná, byť né úplně nemožná, jak tvrdí firma ACE Data Recovery. Za zmínku stojí, že jeden z důvodů selhání těchto SSD je chyba ve FW, při které dojde k havárii v případě, že uživatel zapisuje přiliš mnoho nekomprimovatelných dat, která FW přetíží a dostane se tak do krizového stavu, z kterého se už nevzpamatuje. To se může stát mnohem dříve, než fyzicky odejdou nějaké buňky v NAND Flash chipech.
• Intel DC S3700 - nový SSD s vlastním řadičem a 25nm NAND MLC Flash. Velmi rychlý, určený spíše pro servery. Tomu také odpovídá vyšší cena 5786 Kč za 100GB model. záruka 3 roky.
• Samsung 830 starší typ ale přesto výkonově dost nahoře, používá vlastní řadič a 27nm NAND MLC Flash, záruka jen 3 roky. Cena o neco nižší nez intel, 128MB model kolem 3000 Kč, ale v současnosti se už neprodává.
• Samsung 840 Pro (nePro verze obsahuje TLC paměti!). 21nm NAND MLC Flash, Výkon je o něco lepší jak u řady 830, cena o něco vyšší, 128GB model za 3245 Kč záruka 5 let. http://www.samsung.com/us/computer/memory-storage/MZ-7PD128BW

Problém s retencí dat na starém SSD Crucial v4 32 GB

      30.12.2025 Před lety jsem dostal od jednoho kamaráda na hraní starý SSD Crucial v4 32 GB s tím, že už je nějaký mrtvý/nečitelný. BIOS ho ještě normálně detekoval, ale filesystém byl už rozmrdaný. Tehdá se mi ho povedlo "opravit" aktualizací firmware z verze S5FAMM22 na S5FAMM25, při které zároveň došlo k výmazu dat. SSD se pak tvářil zdravě, rychlost čtení a zápisu byla odpovídající a konzistentní. SSD jsem občas používal na nějaké pokusné instalace OS na PC s kterými jsem si hrál.
      Teď jsem po cca 2 letech vytáhl SSD ze skříně, kde ležel celou dobu odpojený od napájení, protože jsem se chtěl podívat na nějaká data z posledně provedené instalace. Disk se zdál na první pohled čitelný, ale při pokusu o kopírování souborů jsem záhy dostal CRC error. A to u mnoha souborů. Spustil sem tedy Error Scan v HD Tune a povrch disku ze začal barvit pěkně do ruda. Celkem bylo reportováno 497 nečitelných sektorů. Zajímavé bylo, že po více spuštěních Error Scanu nejprve docházelo k poklesu nečitelných sektorů až někam na 350 (že by se FW snažil něco opravovat?), ale pak zas počet skokově vzrostl a už jen náhodně kolísal. A po cca 10 h připojených na napájení jsem nebyl schopen přečíst soubor, který mě zajímal. Také bylo zajímavé, že chyby čtení se vždy objevovaly jen v první polovině disku, což ale při použití Wear Leveling algoritmu nedává logiku. Nicméně jsem zkusil vytvořit oddíl ležící jen na druhé polovině disku, avšak při jeho formátování se hned začaly objevovat chyby, takže ty pouze nebyly čtecím testem detekované, ale v prdeli byl celý disk. Zkusil jsem ho taky dát do mrazáku, ale žádný pozitivní efekt to nemělo. Asi by to znovu na chvíli vyřešil low-level format (ATA secure erase), ale co pak s takovým sklerotickým diskem...
      Tak jsem ho aspoň rozebral. Uvnitř se nachází PCB s řadičem Phison PS3105-S5-1 v BGA pouzdru, 4 MLC 25nm NAND Flash Micron 29F64G08CBAAB osazené na 4 pozicích z 16 a jedna paměť Micron s marking kódem D9LQX, což je MT46H32M32LFB5-6 (LPDDR SDRAM 128 MB, 166 MHz). Zajímavě vypadají plošky pro ladicí konektor J2, kde je evidentně vyvedený JTAG a UART. Ale stejně nemám žádné vhodné náhradní NAND Flash čipy na výměnu, takže nakonec letěl do koše. Je to praktická ukázka toho, že problém s retencí dat u odpojených SSD (i jiných Flash pamětí) existuje a výrobci SSD tyto údaje moc neprezentují. V datasheetu od Micronu se můžeme akorát dočíst, že retence dat má být 10 let a výdrž buněk 5000 přepisů, ale žádné podrobnější podmínky, za kterých to platí. Celkem logicky lze očekávat, že čím vícekrát je buňka přepsaná, tím více je zdegradovaná izolační vrstva gate jejího MOSFETu a tím rychleji bude náboj leakovat pryč, jak zhruba naznačuje obrázek na str. 6 této prezentace. Bohužel si to dnes řada lidí neuvědomuje a zapomínají na to, že klasické rotační disky mají stále své výhody...

Crucial SSD v4	PCB top	PCB bottom	error scan	Flash endurance