Voici les facteurs de forme d’un SSD : Guide de compréhension d’un SSD

Depuis l’avènement des disques SSD, les disques durs ont été relégués au second plan. Cependant, les disques durs se battent toujours pour rester sur le marché en offrant certaines choses pour lesquelles les disques SSD sont à la traîne, telles que la haute capacité.

Quoi qu’il en soit, l’industrie des disques SSD a beaucoup évolué ces dernières années et a donné naissance à une variété de technologies, de facteurs de forme et de types très différents. Tout cela a entraîné une grande confusion chez certains utilisateurs. Dans ce tutoriel, nous allons donc clarifier les choses pour vous…

Selon le type de cellule de mémoire

Selon le type de cellule de mémoire, il faut distinguer deux façons de classer la mémoire flash d’un SSD :

Selon la technologie

Il existe deux variantes fondamentales :

• NOR : il s’agit d’un type de mémoire flash apparu dans les années 1990. Elle est peu coûteuse à fabriquer et se compose de cellules FGMOS ou FGMOSFET, c’est-à-dire d’un type de transistors MOSFET à grille flottante. C’est ainsi qu’il est possible de stocker les données 0 ou 1 dans ces transistors sous une forme non volatile. Elle présente toutefois des inconvénients, tels qu’un temps d’accès plus lent et une durée de vie moins longue, puisqu’elle résiste à environ 10 000 à 100 000 cycles.
• NAND : technologie apparue après NOR, qui présente certains avantages importants, tels qu’une mémoire plus rapide, basée sur la même technologie de fabrication de transistors à grille flottante, bien qu’avec quelques modifications, et qui peut être plus durable, avec entre 100 000 et 1 000 000 de cycles supportés avant de tomber en panne.

Sous-types de NAND

Au sein de la technologie NAND, certaines évolutions ont été développées au fur et à mesure que le marché des SSD progressait :

Types de cellules NAND 2D

• SLC (Single Level Cell) : la première génération de flash NAND à arriver, capable de stocker un seul bit par cellule. Malgré cet inconvénient, elle s’use moins que les autres types de cellules.
• MLC (Multi Level Cell) : moins chère à fabriquer que la précédente, elle est capable de stocker simultanément jusqu’à 2 bits par cellule, doublant ainsi la densité. Cependant, son usure est plus importante, ce qui réduit sa fiabilité.
• TLC (Triple Level Cell) : les performances de ce type de cellule sont nettement inférieures à celles des précédentes, et son usure est plus importante. En revanche, son principal avantage est qu’il peut stocker jusqu’à 3 bits par cellule, ce qui augmente sa densité.
• QLC (Quad Level Cell) : il s’agit d’une évolution du TLC, qui permet de stocker jusqu’à quatre bits par cellule. Grâce aux nouvelles générations et aux améliorations apportées aux algorithmes, son usure est encore plus faible que celle de la TLC.
• PLC (Penta Level Cell) : cette technologie est actuellement en cours de développement et la principale différence avec les précédentes est qu’elle peut stocker jusqu’à 5 bits par cellule de mémoire.

NAND 3D

Au cours de la dernière décennie, des recherches ont également été menées sur l’une des plus grandes innovations du marché des mémoires flash, à savoir le passage des cellules 2D aux cellules 3D, c’est-à-dire aux cellules tridimensionnelles. De cette manière, certaines des limites de la 2D, comme sa densité plus faible, peuvent être surmontées.

Dans le cas de la flash NAND 2D, les cellules sont placées horizontalement, côte à côte, et occupent donc plus d’espace sur la puce de silicium. Les rendre plus petites diminuerait également leur fiabilité, ce qui constitue un problème sérieux.

Dans la flash NAND 3D, en revanche, les cellules sont empilées verticalement, ce qui occupe moins d’espace sur la puce de silicium et augmente la densité de manière exponentielle. En outre, cela n’a aucun impact sur la fiabilité et la consommation d’énergie est plus faible, ce qui en fait l’une des plus grandes percées.

Facteur de forme des SSD

Une autre façon de classer les disques SSD est leur facteur de forme, que beaucoup confondent avec l’interface et dont ils font grand cas. Parmi les principaux facteurs de forme, on trouve

2.5″

Ce facteur de forme SSD, comme son nom l’indique, est fondamentalement comme un disque dur traditionnel, mais avec une taille de 2,5″, c’est-à-dire comme les disques durs d’ordinateurs portables, qui ne sont pas aussi grands que leurs homologues pour PC qui vont jusqu’à 3,5″. Ces disques sont assez courants et utilisent toujours un câble SATA, bien qu’ils soient progressivement remplacés par les nouveaux facteurs de forme.

M.2

Le facteur de forme suivant est le facteur de forme M.2, qui est très populaire en ce moment. Ce facteur de forme peut avoir une interface SATA ou une interface PCIe. En outre, il est disponible en différentes tailles, telles que 22110, 2280, 2260, 2242, 2230. En d’autres termes, avec une largeur de 22 mm et une longueur qui varie en fonction du modèle.

Il faut également noter que l’on parle déjà du nouveau format M.3, une version plus moderne, aux dimensions légèrement plus grandes, visant à intégrer plus de puces de mémoire flash pour une plus grande capacité.

mSATA

Ce facteur de forme mSATA est un autre facteur de forme similaire au précédent, et souvent confondu avec le M.2. Il a également été remplacé par le nouveau M.2, mais il n’est pas inutile de le connaître. Il utilise une carte mini-SATA, basée sur l’interface SATA, mais avec un circuit imprimé plus petit où se trouvent les puces de mémoire flash et le contrôleur.

U.2

Dans le cas des serveurs et des équipements de haute performance, il existe également des spécifications de facteur de forme spéciales telles que le U.2 ou le nouveau U.3. Dans ces cas, ils sont beaucoup plus similaires aux disques SSD de 2,5″, mais un peu plus épais, avec des capacités de stockage plus élevées, des températures de fonctionnement tolérées plus élevées et un boîtier qui agit comme un dissipateur de chaleur.

Cartes d’extension

Enfin, nous pouvons également voir des cartes d’extension qui agissent comme des disques de stockage, comme Intel Optane, entre autres. Ces cartes d’extension ne ressemblent pas à des SSD et sont insérées dans un slot PCIe de la carte mère.

En fonction des interfaces SSD

Après les facteurs de forme, qu’il ne faut pas confondre avec le type d’interface, nous passons maintenant aux interfaces, c’est-à-dire aux technologies ou protocoles utilisés par ces disques pour le transfert de données :

SATA

Cette interface SATA (Serial Advanced Technology Attachment) est apparue en remplacement du PATA ou Parallel ATA, également connu sous le nom d’IDE. Elle est plus rapide que l’IDE et ses câbles sont plus compacts. Dans le cas des disques SSD, elle peut être utilisée pour les transferts pour 2,5″, M.2 SATA, et aussi pour mSATA.

Les disques SSD, qui sont arrivés récemment, utilisent directement SATA 3, avec des vitesses allant jusqu’à 6 Gb/s ou 750 MB/s. Cette vitesse est plutôt bonne pour un disque dur, mais elle constitue un goulot d’étranglement pour les disques SSD plus avancés.

PCIe ou PCI Express

Il existe également l’interface PCIe ou PCI Express (Peripheral Component Interconnect Express). Il s’agit d’un type d’interface ou d’emplacement haute performance qui peut également se présenter sous différents formats, bien que les disques utilisent PCIe 3.0 jusqu’au plus récent PCIe 5.0, et avec 4 voies dans le cas de M.2 et de certaines cartes d’extension :

En fonction du contrôleur de mémoire intégré

D’autre part, nous devons également différencier un élément que de nombreux utilisateurs confondent avec les interfaces ou les facteurs de forme, et qui n’a rien à voir avec cela. Il s’agit du type de puce de contrôle intégrée dans le SSD :

NVMe

NVMe (Non-Volatile Memory Express) est une spécification de contrôleur hôte intégré sous forme de puce dans les disques SSD modernes. Ce type de contrôleur est basé sur les interfaces PCIe, c’est-à-dire que tous les SSD NVMe utilisent une interface PCIe.

À ne pas confondre avec les contrôleurs RAID, qui sont des puces incluses sur la carte mère, et non à l’intérieur du circuit imprimé du SSD.

AHCI

AHCI (Advanced Host Controller Interface) est un protocole de stockage qui a émergé pour fabriquer des puces de contrôleur pour les disques de stockage basés sur les interfaces SATA, permettant une meilleure compatibilité en raison de la grande diversité des disques.

Niveaux de SSD

Enfin, les types de disques SSD doivent également être différenciés en fonction des niveaux de performance ou Tier, bien que cela soit peut-être plus intéressant pour les centres de données et le HPC que pour le consommateur :

Niveau 1

Il s’agit d’un niveau de performance ou d’un palier qui se réfère aux disques SSD SATA, avec une limite de vitesse de lecture séquentielle et d’écriture de 550 Mo/s.

Niveau 2

Le niveau 2, ou niveau de performance 2, fait référence aux disques SSD NMVe, c’est-à-dire basés sur PCIe 3.0, avec des limites de vitesse de lecture et d’écriture allant jusqu’à 3,5 Go/s.

Niveau 3

Enfin, nous avons également le niveau 3, le niveau supérieur qui fait référence aux disques SSD NVMe Gen 4. Dans ce cas, la limite de vitesse de lecture séquentielle et d’écriture est d’environ 7 Go/s.

Vous n’aurez plus à les confondre, n’est-ce pas ?