Unidades SSD con TLC NAND: ¿en qué afecta la nueva tecnología a tu disco?

Quieres un SSD, y gracias a sus cada vez más atractivos precios estás cerca de caer. Te dimos las razones aquí y mantenemos nuestra idea: es, de lejos, lo mejor que puedes hacerle a un ordenador, ampliando su vida útil de una forma que nunca antes se había visto en el mundo de los ordenadores.

Pero ¿cuál elegir? Existe una muy amplia variedad, y sobre todos ellos hoy nos centraremos en un tipo de tecnología recién llegada: son los SSD TLC, Triple-Level Cell, capaces de albergar más información por celda y, con ello, traen un conjunto de implicaciones en otros campos. ¿Cómo funcionan los SSD TLC y qué diferencias hay con otras tecnologías anteriores? Acompáñanos a descubrirlo tras el salto.

Poniéndonos en antecedentes: ¿SLC? ¿MLC? ¿TLC?

Todos los SSD se basan en memoria flash, la cual aporta esa velocidad tan sorprendente respecto de los discos duros magnéticos, los tradicionales. Aquellos primeros modelos allá por 2007 iniciaron una revolución en el almacenamiento de nuestros ordenadores con memorias SLC, Single-Layer Cell, que puede considerarse como la primera generación.

¿Qué es SLC? Se refiere a la capacidad de almacenar un bit en cada celda, es decir, uno de los valores 0 o 1 necesarios para codificar información en el binario sobre el que funcionan los ordenadores. Una única celda, un bit de información que podía almacenar.

Así es la NAND que usan los SSD

Estos primeros SSD eran exageradamente caros no sólo por lo novedosa de la tecnología y sus ventajas respecto de las alternativas de la época, si no porque mediante SLC las capacidades son relativamente limitadas. Una celda ocupa un espacio físico dentro de la memoria, y almacenar un único bit es "poco" en comparación con la segunda posibilidad que empezó a gestarse unos años más tarde: MLC, Multi-Level cell, con la capacidad de almacenar dos bits por celda.

Esto permitió almacenar hasta cuatro valores diferentes, es decir, dos bits de información: 00, 01, 10 y 11. Sería como "duplicar" la capacidad de la celda, algo a priori muy positivo... de no ser porque trae consigo una serie de desventajas que siempre deben ser tenidas en cuenta.

Las celdas en las que se almacena la información en binario funcionan mediante corrientes eléctricas. Según se aplique más o menos electricidad esto significa un valor u otro. En los SLC es sencillo (una corriente pequeña y otra grande ya sirven para diferenciar los estados 0 y 1) aunque se complica en los MLC con los estados intermedios. A mayores, también se da la problemática de que existe una pequeña corriente remanente en los circuitos tras el borrado de los datos, lo cual puede añadir un pequeño error en el funcionamiento de las unidades.

SLC, MLC, TLC... en un diagrama (vía flashdba)

Tras SLC (ya prácticamente se han dejado de fabricar) y MLC (aún vigente, son muchos los SSD que se siguen vendiendo con esta tecnología) la industria decidió dar el siguiente paso evolutivo. Uno, dos... sí, tocaba almacenar tres bits por celda, y esto ocurrió con los TLC, Triple-Level cell. Misma filosofía de meter más en el mismo espacio pero también con las mismas contraindicaciones que cuando se evolucionó de SLC a MLC. Al añadir hasta ocho estados (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 y 111) sobre una única celda se añade nuevos niveles de complejidad tanto para determinar el estado en el que nos encontramos (la 'lectura') como para asignar un nuevo estado (la 'escritura').

El siguiente paso será, cómo no, añadir cuatro bits por celda con las QLC Quad-Level cell. Por ahora ninguna compañía ha confirmado cuándo estará disponible esta tecnología, pero desde luego será lo siguiente que veremos dentro de unos pocos años.

Ventajas e inconvenientes de la tecnología TLC en SSD

Meter más en menos es algo que siempre viene a colación en el mundo de la tecnología. Miniaturización que permite reducir el coste económico de los dispositivos. En el caso de los SSD y las diferentes tecnologías existentes, su repercusión ha sido clara y directa: ahora tienen grandes capacidades por precios bastante bajos, al menos en comparación con lo que fueron los primeros SSD del mercado. De costar unos 600 dólares los 40 o 60 GB, a los aproximadamente 60 dólares que cuesta un SSD de 128 GB en la actualidad.

Pero con la reducción en los precios también hemos perdido cosas por el camino. La fiabilidad es lo más importante de lo que ha cambiado en las diferentes transiciones hasta llegar al TLC. Los SLC eran muy fiables (daban pocos errores), los MLC menos y los TLC son, de los tres, los peores, aunque esto se ha tratado de contrarrestar mejorando la tecnología. Junto con la fiabilidad, la durabilidad es otra característica que ha cambiado.

Al igual que con la fiabilidad los SSD TLC tienen, sobre el papel, una menor durabilidad que las tecnologías predecesoras, ya que la densidad es mayor y, por tanto, las celdas tienen que manipularse mucho más. ¿Significa esto que los SSD TLC duran menos que los MLC y SLC? Sobre el papel sí, como hemos dicho, aunque la realidad es que aguantan lo suficiente como para no causar problemas o errores graves durante un ciclo de vida lógico con un uso normal. Con las excepciones lógicas que rompen la regla, un SSD TLC es capaz de mantener su mejor funcionamiento durante años.

Hagamos algunos números. Tomemos como ejemplo los Samsung 850 EVO, los principales SSD TLC del mercado. Según las especificaciones oficiales tienen un MTBF (mean time between failure, tiempo medio antes de fallo) de 1,5 millones de horas, que suponiendo un trabajo continuado de 24 horas al día son algo más de 171 años. Por aquí no deberíamos tener problemas.

Otro parámetro a tener en cuenta es el introducido por Samsung en los 850EVO: TBW, Terabytes Writen o el número estimado de terabytes capaces de ser escritos sin producir un fallo. Aquí hay dos cifras según la capacidad del modelo elegido:

120 y 250 GB: 75 TBW
500 GB y 1 TB: 150 TBW

Volvemos a la calculadora. Tiraremos por lo alto y asumiremos una media de información diaria escrita sobre el disco de 10 GB, a base de cachés, archivos temporales y demás parafernalia. Es un dato muy exagerado (lo habitual sería escribir unos cuantos megas, raramente 1 GB) pero que nos puede valer para nuestro experimento.

A 10 GB/día, los 75 TBW (que serían algo así como 75*1024 = 76.800 GBW) nos ventilaríamos nuestra "cuota" en algo más de 21 años. Si tenemos uno de los dos modelos superiores duplicaríamos este número hasta los 42 años, una cifra muy respetable.

Realicemos ahora la operación inversa: vamos a determinar cuántos GB de información hay que escribir al día para que nuestro SSD cumpla el TBW a los cinco años, un tiempo intermedio para la tecnología actual. Unos cálculos después tenemos lo siguiente:

SSD de 75 TBW: 43 GB/día
SSD de 150 TBW: 85 GB/día

Puede ser factible alcanzar estas cifras en algunos usos concretos (estoy imaginándome el típico servidor de descargas con un cañón de ancho de banda de aquí a Lima), y aún en esos casos Samsung garantizaría su correcto funcionamiento durante cinco años. Creo que el resto de mortales, los que utilizamos los SSD de forma convencional, podemos estar tranquilos que los TLC son SSD con garantías de funcionar durante muchos años.

¿Qué SSD elegir?

Un SSD merece la pena, y mucho. Ya hablamos de las razones por las que deberías pensar en instalar un SSD en tu ordenador, principalmente porque notarás un tremendo incremento en la velocidad general de tu equipo.

Sobre el debate que hoy estamos contemplando, las diferencias entre SLC, MLC y TLC existen pero no son significativas ni afectarán enormemente al rendimiento, fiabilidad o durabilidad del SSD. Quizá en el largo plazo, si hablamos de una o dos décadas de uso continuado, tal vez sí sean diferencias representativas, pero la mayoría de los mortales no observaremos cambios. En otras palabras: da igual cuál elijas, es mucho más importante el incremento en la velocidad que experimentarás con un SSD (frente a un disco duro magnético) que los límites de la tecnología.

Con los precios actuales el cambio es casi imprescindible si no lo has hecho ya. A continuación te listamos algunos de los modelos más interesantes comparando sus capacidades de lectura/escritura y su precio en el mercado: