SSD vs HDD

Para entender como funciona un SSD, primero tenemos que compararlo con un disco duro tradicional (HDD) y ver las diferencias entre ambos. Básicamente, un SSD es totalmente electrónico, sin elementos mecánicos ni giratorios. Un HDD tiene platos que giran mediante un motor y unos cabezales que escriben o leer de los platos mediante pulsos electromagnéticos. Un SSD por el contrario, son solo chips de memoria (no volátil, no se borra al desconectar/apagar el disco), que es donde se guardan los datos. Vamos a hablar de la información técnica sobre los SSDs.

diferencias hdd y ssd

En la sección “Información general – ¿Por qué debo dar el salto a un SSD?” explicamos todas las ventajas de los SSDs sobre los HDDs. Como ves son muchas y no se reducen solamente al rendimiento, sino que hay factores como el ruido, la resistencia o el peso.

Samsung 970 EVO - M.2-PCIe/NVMe
Uno de los mejores SSDs que hay y de los pocos recomendables en formato M.2 PCIe/NVMe.

Inconvenientes

Pero hay un par de diferencias frente a los HDDs en las que los SSDs no salen ganando, y estas son la degradación y la retención de datos:

Degradación

Un HDD no sufre desgaste por escritura, pues cada bit magnético se puede cambiar de positivo a negativo infinitas veces. Pero por la forma en la que se escriben los datos en los chips de memoria SSD, cada celda sufre un desgaste con cada escritura. Así, después de un numero de escrituras, esa celda no pueda escribirse (cambiar su estado, o “programar”) mas veces, quedando inutilizable. Cada vez la tecnología avanza mas y los chips de memoria permiten mas escrituras, usando técnicas como por ejemplo TRIM, que permiten que los datos se escriban en celdas distintas en vez de usar siempre las mismas celdas para borrar y escribir datos, lo que las desgastaría más. Aún así, un factor muy determinante en un disco SSD es la cantidad de escrituras que pueden aguantar las celdas de sus chips de memoria.

TBW

La durabilidad en los SSDs se calcula mediante los TBs escritos (TBW) que aguantan. Suelen tener un numero de TBs que los fabricantes “garantizan” o han probado que aguantan antes de estropearse. Estos valores suelen estar entre 75 y 300 TBs, según el disco, aunque hay tests de estrés donde se ha llegado a más de 1PB (1.000TBs) escritos en varios SSDs sin problemas. Hay que tener en cuenta que este dato lo proporciona el fabricante, y nunca hay que tomarlo como una garantía de que el disco no va a estropearse antes de haber escrito esa cantidad de datos en su memoria.  No es más que una cifra después de la cual el el disco deja de tener garantía, igual que los kilómetros recorridos de un coche. Así pues, si el fabricante de nuestro disco SSD indica que el producto tiene una garantía de 5 años o 100 TBWs, por ejemplo, si a los 3 años le hemos escrito más de esos 100TBs, no tendremos garantía ya.

Cogiendo un valor bajo (75TB escritos), para alcanzarlos tenemos que escribir 20GB al día, cada día, durante 10 años. Es probable que para entonces ya hayas cambiado de SSD porque haya una tecnología nueva que los desbanque o simplemente porque se te ha quedado corto de espacio.

Transcend SSD370S - SATA 2,5''
Mas caro que otros modelos de 250GBs, pero este es el disco con mayor durabilidad (TBW) de la lista, al ser MLC. También disponible en 120GBs.

Retención de datos

Por otro lado, la memoria NAND no puede guardar los datos para siempre, pues las pequeñas cargas eléctricas que forman nuestros datos se van perdiendo con el paso del tiempo. Muy lentamente, si, pero se va descargando. Además, a mayor temperatura y degradación del disco, mas rápido se pierden esas cargas. Veremos en el siguiente punto que, cuanto mas cargas metamos en una misma celda (MLC, TLC, QLC…), mas pequeñas son estas cargas, lo que hará que se pierdan mas rápidamente todavía. Es por ello que si dejamos un SSD guardado sin estar conectado a la alimentación, después de unos meses, puede que se hayan perdido todos los datos que contenía. Esto no pasa con un HDD, a no ser que se golpee o someta a fuertes cargas electromagnéticas.

Vamos a entrar ahora mas en detalle en las características de un SSD para saber qué significan los distintos términos usados y saber elegir cual nos conviene mas adquirir.

Tipos de memorias usadas en los discos SSD

Las memorias NAND que forman los SSDs y donde se guardan nuestros datos se dividen en tres grupos principales según la cantidad de bits de información que se almacena en cada celda:

diferentes tipos de memoria NAND de los SSDs segun el numero de bits por celda que almacenan

SLC

Single Level Cell: Cada celda almacena 1 bit (valores 0 y 1) y, por lo tanto, se requieren solo dos voltajes. La degradación en este tipo de memorias es prácticamente nula, y la retención de datos muy alta, durando décadas desconectado. Son los más fiables, aunque también son muy caros y a día de hoy ya casi no existen en el mercado, son los primeros modelos que aparecieron.

MLC

Multiple Level Cell: Cada celda almacena 2 bits, lo que significa 4 estados de voltaje (00, 01, 10, 11). La degradación ya es mayor que la de las memorias SLC, pero sigue siendo decente, soportando varias decenas de GBs diarios durante años. Actualmente ya quedan pocos modelos de SSD que usen memorias MLC, no por el precio, que no es tan dispar respecto de TLC, pero a los fabricantes les sale mucho mas barato fabricar TLC.

TLC

Triple Level Cell: Cada celda almacena 3 bits, lo que significa 8 estados de voltaje (000, 001, 010, 011, 100…). La degradación es considerablemente mayor respecto a MLC, reportándose algunos casos de perdida de datos con meses sin estar conectado. Al requerir 8 estados de voltaje, en caso de degradación es mucho más complicado saber que valor tenía una celda, provocando en el mejor de los casos velocidades de lectura penosas. Esto afectó a los Samsung 840 EVO, que sufrían una gran ralentización a la hora de leer los datos escritos en el disco.

Crucial MX500 - SATA 2,5''
Uno de los mejores SSDs que hay, ve a por este o el EVO 860, el que sea mas barato en cada momento. También disponible en versión M.2-SATA.

QLC

Quad Level Cell: Cada celda almacena 4 bits, lo que significa 16 estados de voltaje (0000, 0001, 0010, 0011, 0100…). Son los peores actualmente y se desaconseja bastante su uso, aunque parece que los fabricantes están apostando por este tipo de memorias, pero mejor esperar a que la tecnología avance un poco mas y sean mas fiables y duraderos.

⚠️ CUIDADO! MLC significa “celdas de múltiples niveles”, en su traducción del inglés, con lo que en realidad, tanto TLC como QLC son MLC (mas de 1 bit por celda). Por eso hay que ir con cuidado, ya que algunos fabricantes indican que su SSD usa memorias “MLC de 3 bits. Técnicamente es cierto, pero eso no es MLC sino TLC, tal y como lo conocemos según las descripciones anteriores.

Tecnología 3D-NAND

Por suerte, se inventó 3D-NAND, una tecnología donde las celdas se apilan también verticalmente (3D) y no solo a lo largo y ancho (2D). Esto permite hacer las celdas mas grandes y, por lo tanto, mejor aisladas, mejorando las NAND 3D-TLC los defectos de las memorias TLC considerablemente, y acercándolas a las MLC en durabilidad.

Así pues, podemos decir que las memorias de los SSDs, ordenadas según su retención de datos y durabilidad, serían, de mejor a peor: SLC > 3D-MLC > MLC > 3D-TLC > TLC > 3D-QLC > QLC.

El mercado está tendiendo a la desaparición de los MLC (los SLC ya casi ni se fabrican) y los TLC son cada vez mas populares, para reducir costes. Es por eso que normalmente los SSDs mas baratos son TLC, lo que significa que aguantarán menos escrituras en sus celdas y que los datos pueden perderse si dejas el disco unos meses sin alimentación (con el PC apagado).

¿Qué modelos de SSD son MLC, TLC, 3D-TLC…?

Caché DDR3/SLC

Otra técnica que usan los fabricantes para hacernos creer que sus discos SSD son muy rápidos es el uso de memorias caché. Es decir, una pequeña memoria secundaria muy rápida (RAM DDR o chips SLC) donde se almacenan temporalmente los datos que hay que escribir a la NAND, para transferirlos luego tranquilamente, pues estas son mas lentas. El problema es que, cuando se llena la cache (que suele ser de 1 a 8 GBs, según la capacidad del disco), las velocidades de transferencia bajan muy notablemente, al estar llena la caché y tener que escribir los datos a la NAND (que es mas lenta) directamente. Los SSDs sin caché (DRAM-less) son más baratos y, claro, rinden peor. Es el caso de muchos de los SSDs más baratos que se encuentran en el mercado.

velocidad de copia de archivos con la cache del ssd llena

Tipos de conexión de los SSD: SATA, mSATA, M.2 y PCI-e

A la hora de elegir un SSD nos encontramos con que hay varios tipos de conexión a parte de los discos de 2,5″ de toda la vida. Hay un puerto que es especialmente confuso, y este es el puerto/conexión M.2, y es que hay que distinguir el bus lógico del puerto físico. La tabla siguiente intenta aclarar el tema de las conexiones mSATA, M.2, PCIe, NVMe y AHCI:

tabla comparativa de los distintos tipos de conexión de un disco SSD: SATA, mSATA, M.2, PCIe, NVMe, AHCI

Por un lado, el bus lógico SATA (y por lo tanto, todos los SSDs SATA, mSATA y M.2-SATA) está limitado a 600MB/seg (SATA3), y es el que va en modo AHCI.

Si nos pasamos al bus lógico PCIe (SSDs M.2-PCIe y PCI-Express), tenemos unas velocidades de 2.400 MB/seg (PCIe x4), 4.800 MB/seg (x8)… eso son velocidades teóricas máximas, no significa que las vayamos a alcanzar con cualquier SSD (y mucho menos en aleatorio 4K, imposible!). Los SSDs que van por bus lógico PCIe son los que usan NVMe.

Samsung 860 EVO - SATA 2,5''
Uno de los mejores SSDs que hay, ve a por este o el MX500, el que sea mas barato en cada momento. También disponible en versión mSATA y M.2-SATA.

Como vemos, lo que genera más confusión es el puerto físico M.2, pues puede estar conectado al bus lógico SATA o PCIe. Por eso es muy importante fijarnos en qué tipo de SSD M.2 soporta nuestra placa o portátil, pues la mayoría de placas soportan uno u otro, pero no ambos (algunas si soportan ambos tipos de discos M.2). Y claro, si tenemos un SSD con conexión física M.2 pero por bus SATA, estaremos limitados a los 600 MB/seg que comentábamos, no irá más rápido que eso.

ssd m.2 sata vs m.2 pcie-nvme

Información técnica sobre los SSDs
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