La unidad de estado sólido o SSD (del inglés solid-state drive), también llamado erróneamente disco duro de estado sólido, es un tipo de dispositivo de almacenamiento de datos que utiliza memoria no volátil, como la memoria flash, para almacenar datos, en lugar de los platos o discos magnéticos de las unidades de disco duro (HDD), también llamados discos mecánicos, por sus sistemas mecánicos que utilizan un motor mecánico para hacer girar los discos o platos mientras sobre cada uno se desplaza un soporte mecánico (brazo) que sujeta en su extremo un dispositivo lector / grabador (cabeza lectora /grabadora).

Las SSD no poseen partes móviles, partes mecánicas, al disponer de varios circuitos integrados y chips formando una única unidad (un único cuerpo). En comparación con los discos duros o mecánicos, las unidades de estado sólido son menos sensibles a los golpes al no tener partes móviles, son inaudibles, más livianas y poseen un notablemente menor tiempo de acceso y de latencia, lo que se traduce en una mejora sustancial en el rendimiento en cuanto a la carga del sistemas operativos, software y transferencia de datos. En contrapartida, su vida útil puede ser inferior, ya que tienen un número limitado de ciclos de escritura, pudiendo producirse la pérdida absoluta de los datos de forma inesperada e irrecuperable. Sin embargo, por medio del cálculo del tiempo medio entre fallos y la administración de sectores defectuosos dicho problema puede ser mitigado razonablemente. Otra característica en detrimento de los SSD es su baja capacidad en relación a los discos duros tradicionales, ya que estos pueden tener varios terabytes (TB) de capacidad, mientras que los SSD no alcanzan, todavía, esos espacios de almacenamiento.

Así pues, las SSD son mucho más rápidas, pero de menor capacidad, y los HDD tienen mayor capacidad, pero más lentos, por lo que se suelen utilizar como sistemas de copia de respaldo, donde el factor velocidad no es tan crítico o, al menos, se convierten en una opción más económica.

Las unidades de estado sólido pueden usar la misma interfaz SATA que los discos duros, por lo que son fácilmente intercambiables sin tener que recurrir a adaptadores o tarjetas de expansión para compatibilizarlos con el equipo, también pueden usar la interfaz PCIe para obtener velocidades mayores de lectura/escritura, pudiendo superar los 10 GB/s, si bien esto depende de la generación de PCIe que utilice y otros factores de su diseño. Aunque en sus inicios el formato físico más común de estas unidades era el de un disco duro estándar de 2.5 o 3.5 pulgadas, actualmente existen otros formatos de consumo en uso como mSATA o M.2, y otros empresariales como NF1.

A partir de 2010, la mayoría de las SSD utilizan memoria flash basada en puertas NAND, que retiene los datos sin alimentación eléctrica. Para aplicaciones que requieren acceso rápido, pero no necesariamente la persistencia de datos después de la pérdida de alimentación, las SSD pueden ser construidas a partir de memoria de acceso aleatorio (RAM). Estos dispositivos pueden emplear fuentes de alimentación independientes, como baterías, para mantener los datos después de la desconexión de la corriente eléctrica.

Se han desarrollado y están disponibles en el mercado dispositivos que combinan ambas tecnologías, discos duros con memorias flash, en una única unidad, que se denomina disco duro híbrido (HHDD o Hybrid Hard Disk Drive), con la intención de mejorar la velocidad, pero manteniendo la capacidad del disco duro, y a precios inferiores a las unidades de estado sólido. Se logra así una solución de compromiso con una tasa de transferencia mayor que la de un disco duro pero menor a la de una SSD.

Definición

Está pensado para utilizarse en equipos informáticos en sustitución de una unidad de disco duro convencional (disco duro mecánico), como memoria auxiliar o para crear unidades híbridas HHDD (Hard Disk, Disco Duro) compuestas por SSD y disco duro.

Al no tener piezas móviles reduce drásticamente el tiempo de acceso, latencia y otros, diferenciándose así de los discos duros electromagnéticos.

Al ser inmune a las vibraciones externas, es especialmente apto para vehículos, computadoras portátiles, etcétera.

A partir de 2025, los SSD para consumidores podrán alcanzar hasta 16 TB y los SSD empresariales hasta 300 TB.

Historia

SSD basados en RAM

En la década de 1950 se utilizaban dos tecnologías denominadas memoria de núcleo magnético y CCROS (). Estas memorias auxiliares surgieron durante la época en la que se hacía uso del tubo de vacío, pero con la introducción en el mercado de las memorias de tambor, más asequibles, no se continuaron desarrollando. Durante los años 1970 y 1980, se aplicaron en memorias fabricadas con semiconductores. Sin embargo, su precio era tan prohibitivo que tuvieron muy poca aceptación, incluso en el mercado de los superordenadores.

En 1978, Texas memory presentó una unidad de estado sólido de 16 KiB basada en RAM para los equipos de las petroleras. Al año siguiente, StorageTek desarrolló el primer tipo de unidad de estado sólido moderna. En 1983, se presentó el Sharp PC-5000, haciendo gala de 128 cartuchos de almacenamiento en estado sólido basado en memoria de burbuja. En septiembre de 1986, la empresa Santa Clara Systems presentó el BATRAM, que constaba de 4 MiB ampliables a 20 MiB usando módulos de memoria; dicha unidad contenía una pila recargable para conservar los datos cuando no estaba en funcionamiento.

SSD basados en flash Fueron inventadas por el doctor Fujio Masuoka en 1980 cuando trabajaba para Toshiba. Él retomó el proyecto en 1987 pero fueron comercializadas por esa empresa en 1989. En 1991 SanDisk (llamada SunDisk en esa época) logró también comercializar con éxito un dispositivo que corregía errores de lectura y escritura en memorias flash. En 1995, M-Systems presentó unidades de estado sólido basadas en flash. Desde entonces, las SSD se han utilizado exitosamente como alternativa a los discos duros en la industria militar y aeroespacial, así como en otros menesteres análogos. Estas aplicaciones dependen de una alta tasa de tiempo medio entre fallos (MTBF), gran capacidad para soportar golpes fuertes, cambios bruscos de temperatura, presión y turbulencias.

BiTMICRO, en 1999, hizo gala de una serie de presentaciones y anuncios de unidades de estado sólido basadas en flash de 18 GiB en formato de 3,5 pulgadas. Fusion-io, en 2007, anunció unidades de estado sólido con interfaz PCI-Express capaces de realizar 100000 operaciones de Entrada/Salida en formato de tarjeta de expansión con capacidades de hasta 320 GB. En el CeBIT 2009, OCZ presentó un SSD basado en flash de 1 TiB con interfaz PCI Express x8 capaz de alcanzar una velocidad máxima de escritura de 654 MB/s y una velocidad máxima de lectura a 712 MB/s. En diciembre de 2009, Micron Technology anunció el primer SSD del mundo, utilizando la interfaz SATA III.

En 2016, Seagate muestra velocidades de transferencia de 10GB/s desde un SSD PCIe de 16 vías y también muestra un SSD de 60TB con un factor de forma de 3.5 pulgadas, la unidad de mayor capacidad del mundo. Samsung también lanza al mercado un SSD de 15.36TB con un precio de US $ 10,000 utilizando una interfaz SAS, utilizando un factor de forma de 2.5 pulgadas pero con el grosor de unidades de 3.5 pulgadas. Esta fue la primera vez que un SSD disponible en el mercado tenía más capacidad que el disco duro más grande disponible en la actualidad.

En 2017, se lanzan los primeros productos con memoria 3D Xpoint. 3D Xpoint es completamente diferente de NAND Flash y almacena datos usando diferentes principios.

En 2018, tanto Samsung como Toshiba introducen en el mercado unidades SSD de 30.72TB que usan el mismo factor de forma de 2.5 pulgadas pero con un grosor de unidad de 3.5 pulgadas que usa interfaces SAS. Nimbus Data anuncia y, según se informa, envía unidades de 100TB utilizando una interfaz SATA, no se espera que alcancen a una unidad de disco duro hasta 2025. Samsung presentó un SSD m.2 con velocidades de 3500MB/S.

Unidad flash empresarial

Las unidades flash empresariales (EFD) están diseñadas para aplicaciones que requieren una alta tasa de operaciones por segundo, fiabilidad y eficiencia energética. En la mayoría de los casos, un EFD es un SSD con un conjunto de especificaciones superiores. El término fue acuñado por EMC en enero de 2008, para ayudarles a identificar a los fabricantes SSD que irían orientados a mercados de más alta gama. No existen organismos de normalización que acuñen la definición de EFD, por lo que cualquier fabricante puede denominar EFD a unidades SSD sin que existan unos requisitos mínimos. Del mismo modo que puede haber fabricantes de SSD que fabriquen unidades que cumplan los requisitos EFD y que jamás sean denominados así.

RaceTrack

IBM está investigando y diseñando un dispositivo, aún en fase experimental, denominado RaceTrack. Al igual que las SSD, son memorias no volátiles basadas en nanohilos compuestos por níquel, hierro y vórtices que separan entre sí los datos almacenados, lo que permite velocidades hasta cien mil veces superiores a los discos duros tradicionales, según apunta la propia IBM.

Partes principales de una SSD miniaturadeimagen|SSD o Unidad de estado sólido, Z-Drive 6300, PCIe, 2.5" de 800 GB. Una unidad de estado sólido dispone de cuatro aspectos fundamentales que determinan sus principales características, tanto de lectura y escritura como de capacidad: formato físico y conector, interfaz de comunicación y protocolo de comunicación.

Formato físico Las unidades de estado sólido llegaron inicialmente al mercado en un formato igual al de los discos duros, y hoy en día sigue siendo habitual encontrar SSD que disponen de un formato de disco de 2.5 pulgadas y, sobre todo en entornos empresariales, 3.5 pulgadas. A medida que se ha ido reduciendo el tamaño de los chips de memoria, de los controladores y otros chips que se usan para su funcionamiento, y debido a la necesidad de ahorrar espacio en portátiles, tabletas y convertibles, existen formatos que son como tarjetas pequeñas.

El primer formato mini-SATA (abreviado mSATA) es una pequeña tarjeta de 30 mm de ancho y 50.95 mm de largo. Actualmente es mucho más común el formato M.2, que tiene un ancho de 22 mm y está estandarizado en cinco longitudes diferentes: 30 mm, 42 mm, 60 mm, 80 mm y 110 mm. Se suele nombrar el formato específico de la tarjeta añadiendo el largo al ancho. El más común a nivel doméstico es el M.2 2280.

Existen otros formato menos habituales y otros que están en desarrollo como el NF1 de Samsung.

Interfaz física La interfaz del bus de una SSD determina el tipo de bus que usa para la comunicación a nivel físico con el dispositivo en el que se sitúa la SSD. Existen principalmente dos: SATA3, que permite velocidades de hasta 6 Gb/s (750 MB/s); y PCI Express (PCIe) cuya velocidad máxima dependerá de la generación que implemente, siendo de hasta 16 Gb/s por canal PCIe 4.0. Lo más habitual es tener conexiones PCIe ×2 y ×4 (dos y cuatro canales PCIe agregados, respectivamente). También existen otros buses como SATA Express.

Conector físico Existen distintos conectores físicos utilizados en las SSD, y cada uno está ligado a una interfaz de bus. Por ejemplo, las SSD doméstica de 2.5 pulgadas usan un conector SATA para usar SATA3 como si fueran un disco duro, mientras que la especificación M.2 determina una serie de formatos para los contactos del conector en función de si el bus es SATA3 o PCIe. Existe también el conector SATA Express (SATA 3.2) que usa una interfaz de bus PCIe ×2, y el U.2 que también usa PCIe; suelen ser usados en unidades con formato de disco de 2.5 o 3.5 pulgadas.

Protocolo de comunicación