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SSD por dentro: La simplicidad de no requerir partes móviles

Las unidades SSD se han convertido en la solución más demanda por los usuarios debido a la buena relación calidad/precio. Estas unidades SSD se diferencian de los HDD, en que los SSD por dentro son realmente simples. Vamos a ver como es una unidad SSD por dentro.

Qué es un SSD

ssd por dentro

Son un tipo de unidades de almacenamiento basadas en chips de memoria que carecen de partes móviles. Gracias a que los SSD carecen de partes móviles, estas ofrecen mayores velocidades de funcionamiento, mayor versatilidad de formatos, menos consumos y mayor resistencia con respecto a los discos duros convencionales.

Podemos encontrar mucha variedad de unidades SSD, ya que existen diferentes formatos estandarizados y diferentes tipos de interfaces de transferencia de datos. Esto permite al usuario encontrar la solución que mejor se le pueda adaptar.

Cómo funciona un SSD

Internamente estas unidades de almacenamiento se basan en chips de memoria que se basan en puertas lógicas NAND. Estas puertas NAND de los SSD se basan en transistores de perta flotante, que permiten el almacenamiento de los bits. Adicionalmente las memorias de este tipo se organizan mediante matrices que reciben el nombre de bloque. Las diferentes filas que componen la matriz reciben el nombre de páginas. Precisamente son la cantidad de páginas en un bloque lo que indica la capacidad del SSD.

Los transistores almacenan la información mediante dos estados (sistema binario): cargado o descargado. Cuando no existe carga en el transistor, este representa un 0 y cuando existe carga en el transistor, este representa un 1.

Una de las características más importantes de este tipo de memorias es que guardan información aún no existiendo alimentación. Nos referimos a que no existe alimentación cuando hay una ausencia de tensión eléctrica. Así cuando apagamos el ordenador, la información almacenada no se pierde.

Cómo es un SSD por dentro

Realmente la construcción de las unidades SSD es realmente simple si lo comparamos con los HDD. Internamente tienen una PCB, unos cuantos chips, unos conectores, unos cuantos componentes electrónicos y ya. Vamos a ver las diferentes partes.

Las partes de las unidades SSD por dentro de formato de 2.5 pulgadas y de las unidades M.2 son iguales, lo único que cambia es el diseño de la unidad y su instalación.

PCB

Sencillamente es una placa de circuito impreso donde se sueldan todos los componentes. La PCB (Pictured Circuit Board) no es más que una serie de pistas de un material conductor (habitualmente bronce) sobre una superficie no conductora. Permite conectar electrónicamente todos los componentes y asegurarlos mecánicamente. Habitualmente la base está conformada por una resina de fibra de vidrio reforzada, aunque también pueden ser cerámicas, plásticas o de polímeros como la baquelita.

Controladora

Es uno de los pocos chips que podemos encontrar en una unidad SSD por dentro. Lo que hace este chip es indicar donde se debe almacenar la información dentro de las memorias. Actualmente los controladores indican en que celda se debe almacenar la información para evitar una escritura permanente de una celda y dañarla.

La controladora está conformada a su vez por estos elementos:

  • Un pequeño procesador
  • Memoria ROM
  • Memoria RAM
  • Interfaz de componentes flash
  • Código de corrección de errores (ECC)
  • Un firmware
  • Tecnología de nivelación de desgaste
  • TRIM
  • Características de seguridad

controladora disco duro ssd

Firmware

Es un software escrito por el fabricante del SSD o bien por el fabricante de la controladora. Se almacena en la memoria ROM de la controladora y establece como funcionara esta controladora. El firmware se puede actualizar una vez está instalado, pero no puede ser borrado. Suelen incluir tecnologías como NCQ, TRIM y control de nivel de desgaste.

Memoria caché

Adicionalmente se añade un chip de memoria DRAM que hace la función de caché. Para las unidades más modernas normalmente se utiliza memoria RAM DDR4. Normalmente este chip se puede ver en la misma PCB, pero ocasionalmente se puede integrar en el encapsulado de la controladora.

Este chip de memoria RAM lo que hace es igualar la velocidad y mejorar el rendimiento de transferencia de datos. Puede también almacenar datos que están siendo usados de manera intensiva o que se almacenan durante un corto periodo de tiempo.

memoria ram cache ssd

Interfaz de datos y alimentación

Lógicamente necesitamos que exista una lectura y escritura de los datos, así como alimentar la unidad para su funcionamiento. Las interfaces más comunes para unidades de almacenamiento para ordenadores de sobremesa son: SATA y PCIe. Para la interfaz SATA se requiere un cable de datos y un cable de alimentación (pueden estar unidos físicamente, pero son elementos separados). Si se usa la interfaz PCIe mediante formato M.2, no se requieren cables de alimentación ni de transferencia de datos. Esto se hace mediante el puerto de instalación en la placa base.

puerto sata disco duro estado solido

Memoria NAND

No pueden faltar los chips de memoria donde se almacena la información. Podemos encontrar uno o varios chips, dependiendo de la capacidad final de la unidad de almacenamiento y lo «antigua» que sea esta unidad. Actualmente se usan dos tipos de memoria, principalmente: TLC y QLC.

Memoria TLC

Este tipo de memorias tienen la capacidad de almacenar tres bits por cada celda. Supone un aumento de capacidad y una disminución del precio por Gb con respecto a los tipos de memoria anteriores. El problema es que estas memorias sacrifican velocidad, fiabilidad y durabilidad.

Cuidado, no debemos pensar que las memorias TLC son de mala calidad, al contrario, son de las que mejor rendimiento/precio ofrecen. Actualmente este tipo de memorias suelen ser bastante utilizadas.

Memorias QLC

Se caracterizan estas memorias por permitir escribir cuatro bits por celda. Las memorias QLC ofrece una mejora de capacidad y de reducción de precio por Gb con respecto a las memorias TLC. Pero aquí nos encontramos nuevamente una perdida de velocidad, principalmente. Esto se corrige mediante la inclusión de chips de memoria RAM que hacen la función de caché.

Memorias PLC

Las memorias de este tipo nos ofrecen cinco bits por celda y aún están en fase de desarrollo. Actualmente los fabricantes de memorias PLC están trabajando en mejorar la durabilidad y de rendimiento. No hay aún fecha clara para que los fabricantes las empiecen a usar en sus SSD.

nand flash tlc

Palabras finales sobre los SSD por dentro

Como puedes ver, un SSD por dentro es realmente simple. Hasta el punto que los SSD actuales apenas ocupan la mitad del espacio del formato de 2.5 pulgadas. Las primeras unidades, al basarse en memorias con menos bits por celda, requerían más cantidad de memorias para la misma capacidad actual. Es más, la mayoría de unidades SSD modernas utilizan un chip de memoria (salvo si la capacidad es superior a 1TB).

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Precisamente, su simplicidad constructiva y la no necesidad de partes móviles son las fortalezas de estas unidades. Tienen una gran capacidad para resistir golpe, habitualmente dañándose únicamente la carcasa. Es sin duda interesante ver un SSD por dentro para darse cuenta como ha evolucionado esta tecnología de almacenamiento.

¿Qué te ha parecido ver la simplicidad de una unidad SSD por dentro?

Roberto Solé

Técnico Superior en Electrónica y en Energías Renovables, Técnico en Prevención de Riesgos Laborales y Técnico Electricista de Baja Tensión apasionado del hardware y las nuevas tecnologías, además de hodl de Bitcoin. Hace tiempo cruce el Stargate y desde entonces me dedico a la exploración.
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