טכנולוגיות NAND Flash ובחירת SSDs ומוצרי אחסון מבוססי Flash לפרויקטים תעשייתיים

בית » New-Tech Magazine » טכנולוגיות NAND Flash ובחירת SSDs ומוצרי אחסון מבוססי Flash לפרויקטים תעשייתיים

מאמר זה יבחן את טכנולוגיות ה-NAND Flash, אמינותם (או אי אמינותם) ושיפור האמינות, מבנה ה-SSD וחשיבות בקר ה-SSD והקריטריונים לבחירת SSD ליישומים שונים.

הסיבות למעבר מ- (Hard Drive) ל- (Solid State Disk)

ישנם מספר יתרונות ב-SSD: ביצועים גבוהים בהרבה – קצב כתיבה/קריאה ב-MB/s ובמספר ה- (I/O Operations per Second), צריכת הספק נמוכה, עמידות ברעידות והלמים, אפס רעש חשמלי/מגנטי, אין השפעה של שדה מגנטי, אמינות גבוהה יחסית, אפס זמן חיפוש (לעומת עשרות מילישניות), אין צורך באיחוי הדיסק, משקל נמוך ועשרות מבנים שונים להתאמה לכל היישומים מוטמעי המחשב. החסרונות לעומת היתרונות הם כמובן מחיר גבוה וקיבולות נמוכות יותר.

טכנולוגיות NAND Flash:

SLC (Single Level Cell) .1 ביט לתא זיכרון

MLC (Multiple Level Cell) .2 – ביטים לתא זיכרון

TLC (Triple Level Cell) .3 – ביטים לתא זיכרון.

ישנה גם טכניקת ביניים שנעשית מקובלת בשנה האחרונה (2014-15) שבה ה-MLC עובד כ-SLC. דהיינו 00 = 0, 11 = 1 ו-01 ו-10 לא בשימוש. קיימת בשמות מסחריים שונים – iSLC/pSLC/pseudoSLC/SLC Mode/aMLC ועוד. בהמשך המאמר נתייחס אליה כ-pSLC. בגלל הפרש המחירים של SLC לעומת MLC. מחיר SSD מבוסס pSLC הוא כ- 1/3 מחיר של זה המבוסס SLC. מעל 70% מהייצור העולמי הוא MLC, מעל 20% הוא TLC ו-2-3% הוא SLC.

היום ה-SLC מיוצר בטכנולוגיות 24/20 ננומטר ע”י אינטל-מיקרון/טושיבה לעומת MLC המיוצר בפחות מ-19/16 ננומטר אצל כל היצרני האלה בהתאמה. עתיד ה-SLC מובטח בינתיים ייצורו עד סוף 2017.

לא ניתן להקטין יותר את תאי הזיכרון בטכנולוגיה הקיימת. כל היצרנים (סמסונג הראשון) הכריזו על NAND Flash תלת מימדי. הדגמים הראשונים מבוססים על 32 שכבות של תאים בטכנולוגיה 32 ננומטר בקיבולת הזהה לטכנולוגיה המתקדמת ביותר הדו-מימדית. שיפור טכנולוגית התלת-מימד הוא בהוספת שכבות של תאים. הצפי הוא כי ב-2017 רוב הייצור העולמי יהיה NAND Flash תלת מימדי וכי טכנולוגית NAND Flash תוביל לפחות עד 2020 בין טכנולוגיות ה-NON Volatile Memories.

יתרונות ה-MLC: קיבולת פי x4 מ-SLC (גם בגלל שימוש ב טכנולוגיות מתקדמות יותר צפופות), מחיר נמוך, 1/6 – 1/8ממחיר SLC, יש סיכוי ש-MLC יחיה יותר שנים מ-SLC. ומולם חסרונות ה-MLC: אמינות נמוכה בהרבה – התכונה החשובה ביותר לאמינות ה-NAND Flash היא ה-Endurance. מס’ הפעמים שניתן למחוק ולתכנת (לכתוב) תא זיכרון ברמת השבב או מספר הפעמים שניתן ל”מלא” SSD ברמת הדיסק. ה-Endurance של MLC הוא 3,000כתיבות/מחיקות ברמת השבב ב-19 ננו ויורדת ל-1,000 ב-15-16 ננו כאשר SLC הוא 60,000 / 100,000 עבור 24/20 ננו. TLC אף נמוך בהרבה מ-1000. ב-MLC נוצרות בערך פי 4^10 יותר שגיאות מאשר SLC, עבודה בתחום טמפרטורות רחב. בעיות התעוררות בטמפרטורות נמוכות. בכל מקרה חיי SSD מבוסס MLC מתקצרים בעבודה בתחום טמפרטורות רחב וקצב כתיבה נמוך בהרבה.

שיטות וטכניקות לשיפור האמינות של SSD מבוסס MLC ו-TLC

טכנולוגית ה-NAND Flash: מבנה תא הזיכרון: תא הזיכרון מורכב מ-Floating Gate (אפשר להתייחס אליו כמיכל אגירה) האוצר בתוכו מטענים (אלקטרונים) ונמצא בין המצע (substrate) והשער של טרנזיסטור FET.

בהספקת מתח גבוה חיובי לשער ניתנת אנרגיה קינטית גבוהה לאלקטרונים והם פורצים את שכבת הבידוד דרך תעלות מזעריות. תא SLC המלא באלקטרונים הוא ברמת “0” וריק הוא ברמה “1”.

מבנה הזיכרון: על השבבים מאורגנים התאים במטריצה כמו רוב מבני הזיכרון של טכנולוגיות זיכרון אחרות. המטריצה מורכבת מ-pages כשבכל page יש היום 8KB + עודפי Bytes עבור ה-ECC ו-blocks במורכבים מ-64 או 128 pages כל אחד. ניתן לכתוב רק ל-pages ולמחוק רק blocks.

בעבר page היה מורכב מ-0.5KB, 1KB 2KB ו-4KB, ניתן לראות דוגמא בתמונה 4.

יש כ-5 מנגנוני כשל קבועים:

1. Stress Induced Leakage Current (SILC) as a result of Time Dependent Dielectric Breakdown (TDDB)

2. Dielectric Trapping and Detrapping

3. Surface Inversion (mobile IONs)

4. Hot Carrier Injection (HCI)

Negative Bias Temperature Instability (NBTI)

יש 2 מנגנוני כשל זמניים בגלל המבנה המטריציוני:

1. Read Disturb Error

2. Write Disturb Error

שגיאות הנוצרות עקב שינוי מצב של תא מסוים בזמן קריאת או כתיבת תא שכן. בטמפרטורה נמוכה (למשל -40C) נוצרות הרבה יותר שגיאות בייחוד בזמן הדלקה (Cold Start). זאת בניגוד לכל טכנולוגית מוליכים למחצה אחרת.

כל בקר Flash מכיל מנגנון ECC אשר משאיר חותמת בעודפי ה-bytes הנמצאים בכל page. ברגע שיש יותר מדי שגיאות וה-ECC לא יכול לתקן ה-block מוכרז כ”רע”, מסומן ויוצא מהמשחק. גם שגיאות זמניות נחשבות כל זמן שה-block לא עבר refresh (נמחק ונכתב מחדש). קוד ה-ECC הנפוץ הוא BCH אולם בשנתיים האחרונות צצו בקרי SSD בעלי קודי ECC משופרים יותר כמו LDPC. כל שבב NAND Flash מחולק ברמה הגבוהה ל–planes (משטחים). אם השבב מחולק ל-2 משטחים ניתן לכתוב ולקרוא מכל משטח בנפרד. כך ששבב בעל 2 משטחים הוא בעל ביצועים לערך כפולים משבב בעל משטח אחד. שבב בעל משטח אחד מחירו נמוך יותר מזה של 2 משטחים.

שיפור ה-Endurance של MLC (ו-TLC) בפקטור של x10 או יותר

1. MLC עובד כמו : 1-bit

() במקום 2-bit

() תא זיכרון MLC. למשל רמת “00” היא “0”, רמת “11” היא “1” ו-“01” ו-“10” לא במשחק. במקרה זה ה-Endurance של ה-MLC מוכפל פי x10 ומהירות הכתיבה קרובה ל-SLC. התשלום הוא איבוד 1/2 מהקיבולת. מכיוון שמחיר SLC יקר פי 4-5 ממחיר MLC, מחיר פיתרון זה הוא פחות מ-1/2 מחיר SLC. שיטה זו היא ותיקה וכבר ב-2009 חברת Fusion IO המובילה בתחום ה-SSD לשוק ה-Enterprise הכריזה עליה אבל משום מה לא מימשה אותר. פתרון זה נעשה פופולרי מאוד בשנה האחרונה. ניתן לראות

בתמונה 5.

2. שיטה שאני מכנה אותה השיטה “המסתורית”: שבע חברות הכריזו והוציאו SSD לשוק בהם משתמשים בחלק מקיבולת ה- (Overprovisioning) לבצע פעולות בעלות שמות כמו NAND Management, Adaptive Computing, DSP ועוד. לא מצאתי שום פרסום של בדיקות Endurance שנעשה על SSDs אלה. אני מניח שיש דברים בגו כי שתיים מתוך שבע החברות ניקנו בחודשים האחרונים במאות מיליוני דולרים כל אחת. הטענה כי ה-Endurance מוכפל x7 במקרה אחד ו-x10 ויותר ביתר המקרים. אני מניח ש-Adaptive Computing נועד לתקן פרמטרים המשתנים עם הזמן או בין פרוסות שבבי סיליקון. קידוד DSP נועד להתגבר של רעשים. מבצעים גם מס’ רמות של ECC ו-NAND Flash Management מתייחס לניהול הנתונים על הזיכרון הפיזי כמו Garbage Collection, Wear Leveling והמרת הכתובות הלוגיות לכתובות הפיזיות. פעולות ה-NAND Flash Management הם הפעולות הבסיסיות שנעשות ע”י כל SSD ברמת הצלחה זו או אחרת.

3. הורדת מתח הכתיבה/קריאה הפנימי בשבב הזיכרון: הורדת המתח היא לרמה כזו שניתנת לאלקטרונים מספיק אנרגיה קינטית כדי שיעברו אל או מתוך ה-Floating Gate ושינוי מצב תא הזיכרון. עקב זאת זמן מעבר האלקטרונים מתארך ומהירות העבודה יורדת ל-1/2 (פי 2 יותר איטי) אבל הרס התאים מואט וההשפעה על תא שכן נמוכה בהרבה. דרושה התאמה מלאה עם תהליך ייצור שבבי ה-MLC והיצרנים עצמם. מיקרון/אינטל מספקים שבבי זיכרון מבוסס MLC העובדים על מתח פנימי קבוע נמוך. שבבים אלה נקראים eMLC (מיקרון) או HET (אינטל) – 2 שמות שונים לאותו המוצר. שבבים אלה מסופקים בטכנולוגית 25ננומטר. מיקרון/אינטל מייצרים כשנה MLC ב-20 ננומטר והכריזו על דגמים של 16 ננומטר ללא שום תמיכה בהם בטכנולוגית eMLC/HET לכן ההערכה היא כי תוך שנה תעלם טכנולוגיה זו מהשוק. Anobit – הורדה למתח משתנה נמוך + חלק מהשיטות המוזכרות בסעיף 2 (ותיקון שגיאות עקב שינויי טמפרטורה). התאמת המתח הנמוך לכול block מאריכה עוד את חיי השבב. בזמנו Anobit הכריזה על עבודה עם Hynix. לאחר רכישת Anobit ע”י Apple והעובדה כי ה-iPhone 6 מבוסס על שבבי Hynix ההערכה היא כי ב-iPhone 6 נעשה שימוש בטכנולוגית Anobit.

בקר ה-SSD

זהו הרכיב המשפיע על הביצועים והאמינות של ה-SSD בנוסף לשבבי ה-NAND Flash עצמם. תמיד חשוב לדעת באיזה בקר SSD משתמשים לבניית ה-SSD. נבהיר זאת להלן.

הבקר הוא למעשה מערכת מורכבת על שבב ואחראי על:

1. ביצועי ה-SSD, קצב כתיבה/קריאה רציפה (של קבצים גדולים) הנמדדים ב-MB/s, קצב כתיבה/קרואה אקראית (של קבצים קטנים) הנמדדים ב-IOPS. זאת בהיעזר ב-Cache RAM חיצוני. ככל שה-RAM גדול יותר ביצועי ה-IOPS גבוהים יותר אבל גם איבוד המידע בזמן נפילת מתח. יש להשוות נכונה את ביצועי ה-IOPS. בדרך כלל נמדד עבור.Random Read/Write 4KB למערכת העובדת תחת Windows יש לשים לב אם ה- (address queuing) מופעל ואז להשוות ה- IOPS לעבודה בתנאי זה. אם לא או תחת מערכת הפעלה אחרת יש להשוות ה- IOPS ללא – QD1. לתחום ה-Enterprise חשוב זמן התגובה (Latency) ודרוש זמן קצר ביותר ואחיד.

2. הרצה ושליטה על ה-ECC.

3. Garbage Collection.

הפעולה החשובה ביותר להגדלת או שמירת ה-Endurance. כמוזכר למעלה מבנה הזיכרון המקובל הוא pages בגודל של 8KB (דור נוכחי) ו-blocks בגודל 512KB. אחרי שה-SSD מלא כדי לכתוב לתא שכבר נכתב אליו יש קודם למחוק את התא. הבעיה שניתן לכתוב רק ל-pages ולמחוק רק blocks. דהיינו כדי לכתוב page אחד יש למחוק block שלם המכיל 64 או 128 pages. ע”מ לבצע זאת משאירים עודפי blocks על השבב ומשתמשים בהם להעתקת blocks שנועדו למחיקה וכתיבה מחדש. פעולה זו מורכבת ביותר ולמעשה ה-SSD מבצע הרבה מחיקות וכתיבות ברקע (לפעמים מבצעים הפסקת הכתיבה/קריאה ל-SSD למשך זמן המגיע לשנייה או יותר – Housekeeping Time). כל המחיקות/כתיבות שנעשות בתהליך זה מקטינות את ה-Endurance של ה-SSD עד פי 20 אצל יצרנים מסוימים, בעיה נוספת היא לבחור את הקבצים למחיקה לאחר שהדיסק מלא. מערכת ההפעלה Windows עוזרת לבקר בפקודת TRIM. רוב בקרי ה-SSDs תומכים ב-TRIM. יש הבדלים גדולים בין בקרים שונים ולכן SSDs שונים ביכולות ביצועי ה-Garbage Collection ולכן גם ב-SSD Endurance.

היחס בין ה-Endurance של שבבי הזיכרון לזה של ה-SSD (מספר הפעמים שניתן למלא את הדיסק) נקרא Write Amplification (). השאיפה שיהיה קרוב ל-1. כפי שציינתי אצל יצרנים מסוימים הוא מגיע אפילו ל-20.

4. Wear Leveling – שינוי הכתובות הלוגיות לכתובות פיזיות מתאימות כל שבסופו של יהיו פילוג אחיד של כתיבה לתאי זיכרון ולא יהיו תאי זיכרון ש”יעבדו” הרבה יותר מהאחרים. אחרת יהיה כשל של תאי זיכרון אלה שיגרמו לכשל של ה-SSD. פעולה זו מבוצעת כבר בכרטיסי זיכרון Flash יותר מ-15 שנה ואין כמעט הבדלים היום בין SSD אחד למשנהו.

5. ניהול ה-Bad Blocks – פעולה פשוטה של סימון ה-Bad Blocks (אלה שכשלו) הוצאתם מהמשחק ושימוש ב-Blocks הנמצאים בזיכרון העודף (Over Provisioning). לפעמים משתמשים בעודפים מוקדם יותר בהתאם לאלגוריתם אופטימלי של היצרן.

6. הגנה בפני נפילות מתח – ב-SSD מוגן יש רגש מתח. רוב ה-SSDs כוללים RAMcache בנוי. כאשר המתח יורד מתחת לסף מסוים מופעל אלגוריתם אשר דואג לאי איבוד מידע מעבר למה שהיה צריך להיכתב/להיקרא ל/מ ה-block האחרון או מה שהיה כתוב ב-RAM Cache. יש SSDs המכילים קבלים המאפשרים זמן קצר להפעלת פקודת “Flushing the Cache to Flash” ו”סגירה” נכונה של ה-SSD. ככל שה-RAM Cache קטן יותר ניתן להשתמש בקבלים בגודל סביר (10-30mF) או איבוד מידע לא רב במידה ואין קבלים. הסכנה היא טבלת הכתובות נמצאת ב-RAM בזמן נפילת המתח. לביצועים הגבוהים ביותר יש להשתמש ב-RAM Cache גדול. כדי להגן על SSD כזה יש להשתמש ב- SuperCap אבל זה פטנט של אחד מיצרני ה-SSD והאחרים יפרו פטנט אם הם ישתמשו ב-SuperCap. לאחרונה אחד היצרנים פיתח RAMless SSD בביצועים טובים למדי. ב-SSD זה במקרה הגרוע מאבדים את הבלוק האחרון.

7. עבודת SSD בטמפרטורות גבוהות – ב-SSD מסוג זה יש רגש טמפרטורה. מעל סף טמפרטורה מסוימת הבקר דואג להאטת העבודה והמשכה בזמן שטמפרטורות העבודה גבוהות.

8. הצפנה – רוב ה-SSD המסחריים כוללים הצפנה. בפועל ההצפנה כמעט ולא נמצאת בשימוש ולא נתקלתי בפרויקט תעשייתי אחד הדורש הצפנה. ככלל פעולת ההצפנה לוקחת זמן ומאיטה את פעולת ה-SSD. יש בעיה נוספת היא איפה לאחסן את המפתח ואיך להגן עליו.

9. מחיקות מהירות – חלק מהפרויקטים דורשים מחיקת ה-SSD ללא אפשרות שחזור המידע. להבדיל מ-HDD תא זיכרון Flash לא ניתן לשחזור. לעומת זאת על בקר ה-SSDיש ל למחוק את כל האזורים הנסתרים והטבלאות. המחיקות נעשות בפקודות תוכנה או בחומרה באמצען jumper.

10. הגנת כתיבה.

התכונות הקובעות לבחירת

SSD תעשייתי

1. אספקות לאורך זמן – הבטחות של יצרנים אפילו מנהלים בכירים אצל היצרנים לא שוות את הנייר שעליו נכתבו. כוחות השוק חזקים יותר מכול. לדוגמא סמסונג לפני יותר משנתיים החליטו להפסיק את קו ה-SLC הרווחי שלהם כדי לפנות מקום לייצור MLC לספק את הדרישה לסמארטפונים והטאבלטים שלהם. זאת למרות הבטחות של מנהלים בכירים. צריך לדעת מה הכוחות שפועלים על 4 יצרני שבבי הזיכרון במיוחד היום טושיבה ואינטל/מיקרון וחשוב שיצרן ה-SSD יהיה גם בעל הבקר עצמו. זמן ה”חיים” של MLC (או pSLC) הוא שנה – שנה וחצי ומותר לשמור רכיבים אקטיבים שנה וחצי בלאי לפני פקיעת תוקף = זמן חיי מוצר של פחות מ-3 שנים. SSD מבוסס SLC ניתן לספק היום ל-4 שנים. ראה תמונה 8.

2. אמינות: Endurance: יש להשוות את ס”ה קיבולת הכתיבה של ה-SSD. נמדד ב- (Tera Bytes Write). בד”כ נתון זה ניתן עבור כתיבה רציפה של blocks גדולים. לדוגמא SSD מבוסס MLC בקיבולת 200GB עם נתון של 540TBW ניתן למלא אותו 2,700 פעמים. יש יצרנים המציינים את הנתון בצורה אחרת כמו כמה שנים ניתן לכתוב ל-SSD בקיבולת מסוימת בכתיבת קיבולת מסוימת ליום. לדוגמא ניתן לציין עבור ה-SSD הנ”ל כי ניתן לכתוב עליו 150GB ליום למשך 10 שנים. נתון חשוב מאוד ליישומי הקלטות. יש לדרוש נתון זה מייצרן ה-SSD אם לא מופיע בדף הנתונים. יש לשים לב לנתוני TBW לכתיבה רציפה של קבצים גדולים ונתוני TBW לפי

JEDE JESD 218 & 219 (במקרה זה יש להשוות את ה-). BER (או UBER – Uncorrectable Bit error rate): ההגדרה היא מספר שגיאות הנתונים מחוק במספר הביטים שנקראו (מתייחס לקריאה ולא לכתיבה). בפועל זה מושג היסטורי מעולם ה-Hard Drive. חלק מיצרני ה-SSD מציינים את המספר 10^-15 או 10^-16. בפועל אין דרך לחשב את ה-BER כתלות במספר השגיאות הנוצרות רק בזמן הכתיב, מנגנוני ה-ECC

וה-refresh השונים. תקן JEDEC JESD-218 מציע שיטות בדיקות האצה ל-Endurance אבל נוסחאות מעורפלות תלויות משתנים מוערכים לחישוב ה-BER. יש יצרנים הטוענים בדף מפרט ה-SSD שלהם כי נתוני ה-Endurance שלהם עולים על תקן JEDEC זה כאשר הוא נותן רק שיטות בדיקה וחישוב. יש יצרנים המציינים את ערך ה-BER ובאותו דף נתונים מציינים מספר מחזורי קריאה אינסופי. אני מציע לאור אי בהירות להתעלם מנתוני ה-BER של היצרנים. MTBF – מספרים שנעים אצל רוב היצרנים בין מיליון ו-4 מיליון שעות. בד”כ הרבה יותר גבוה מה-Endurance כך שכדאי לא להתייחס אליו. Data Retention – זמן אחסון ה-SSD בלי שיאבד את הנתונים. בד”כ 10 שנים ל-SLC ו-5 שנים ל-MLC. גם נתון זה גבוה מעל ומעבר לנדרש.

3. הגנה בפני נפילות מתח: למעשה שינויי או נפילות מתח מקצרות גם את חיי ה-NAND Flash. לכן מומלץ להשתמש ב-SSD הכולל קבלים או אשר אינם כוללים RAM.

4. ביצועים: כלל האצבע הוא כי ביצועים באים על חשבון אמינות ולהיפך. לפיכך כדאי לבחור ב-SSD בעל ביצועים המתאימים ליישום שלך.

5. מחיר וזמן אספקה.

6. ממשק התקשורת ל-SSD: לעיתים נקבע של פי הממשק הקיים במעבד או בסט השבבים. יכול להיות SATA, IDE/ATA, Fibre-Channel, SCSI (Narrow, Wide), SAS, PCIe, ATA-CF, SDIO ועוד.

7. מבנה ה-SSD: יש מגוון גדול של מבנים וגדלים שונים – “2.5, “1.8, Half Slim (או SATA Slim) לפי תקן JEDEC MO – 297 כרטיסון בגודל 54×39 מ”מ ומחבר SATA, mSATA לפי תקן JEDEC MO-300 כרטיסון בגודל 50.8×30 מ”מ (כמו ), NGFF () דור חדש מחליף את mSATA, Mini-PCIe, PCIeSSD, CF, CFast, SATA DOM (Disk on Module), PATA DOM, SD/uSD, USB Disk (DoK), eMMC (JEDEC JESD84) – MMC on chip, SATA SSD on Chip (JEDEC MO-276 – uSSD). יש לשים לב כי התקני כרטיסי הזיכרון הנשלפים – SD/uSD ו-CFast מחוזקים בקפיץ עלה ולא עומדים ברעידות והלמים. יש פתרון משולב שנקרא CF-SATA במבנה

(50 פינים עמיד ברעידות) ואותות של CFast. מוצר חדש מעניין הוא SATA SSD on Chip באריזת BGA לפי תקן JEDEC MO-276.

כלי עזר S.M.A.R.T.

(Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology) הוא כלי עזר סטנדרטי המבוסס על נתונים שמספק בקר ה-SSD ונותן חיווי על מצב ה-SSD. כמעט כל הבקרים היום תומכים ב-SMART.

ניתן לקבל חיווי על מספר ה-Bad Blocks שנוצרו, כמה “בריא” ה-SSD, כמה זמן נותר לו ל”חיות” ועוד. יצרנים מסוימים מספקים כלי SMART משלהם (הקוראים גם SSD של יצרנים אחרים) הנותן חיווי על טמפרטורות העבודה במידה ויש חישן טמפרטורה ב-SSD או שילוב עם כלי הנותן את ביצועי ה-SSD. כלי SMART אלה אף יכולים לתת התראות על מצב “בריאות” ה-SSD (נמדד באחוזים מתוך 100%) וזמן ה”חיים” הנותר לו. מקובל כאשר ה-SSD יורד לפחות מ-10% מה”בריאות” שלו יש להחליפו. התראות נוספות הם טמפרטורה גבוהה ונמוכה וביצועים מינימליים נדרשים. במקרה זה ניתן אף לקבל ממשק API כך שאפשר להטמיע התראות אלה בתוכנה המבצעית של המערכת התעשייתית בה מוטמע ה-SSD.

הערכת הקיבולת של ה-SSD

ניתן להעריך את הקיבולת המרבית של ה-SSD כתלות במבנה המכני שלו וטכנולוגית שבבי ה-NAND Flash. לדוגמא: כמעט כל ב-SSDs בגודל “2.5 כוללים 16 שבבי זיכרון NAND Flash על כרטיס פנימי אחד (במקרים בודדים היצרן מצליח לדחוס 32 שבבים אבל זה על חשבון הגנות ודברים אחרים). שבב ה-SLC הגדול בשוק הוא 32GB. כך שהקיבולת המרבית היא 16 512GB = 32GB ל-SSD במבנה “2.5 מבוסס SLC. בצורה דומה הקיבולת המרבית של שבב MLC היא 64GB

( בקרוב). קיבולת זו מושגת ע”י מספר גדול של פיסות סיליקון המורכבות אחת על השניה בתוך השבב (die stacking) או בטכנולוגיה הכי התקדמת, דברים שמייקרים את המחיר ל-GB של השבב. כך שעדיין חלק מהיצרנים מציעים SSD עד 1/2 מהקיבולת המרבית. בעיה נוספת היא כי מרחב הזיכרון מוגבל ל-512GB. לכן נמצא בחלק מה-SSDs של 1TB שבבי RAID או מכפלי SATA. בצורה דומה כל התקני

ה-CF, CFast, mSATA, Half Slim ו-SATADOM יש 4 שבבי זיכרון וניתן לדעת בקלות מה קיבולת הזיכרון המרבית שלהם. למעשה התכנון האלקטרוני של כל ההתקנים האלה (חוץ מה-CF) זהה ורק המארז המכני שונה. כך שיצרן המציע התקן אחד יכול למעשה להציע את יתר ההתקנים.