ソリッドステートドライブ（SSD(SSDs)）は、オペレーティングシステムやアプリに適したコンピューターストレージに急速になりつつあります。それらは、最新のラップトップ、電話、タブレット、さらにはコンソールにもあります。
優れたパフォーマンスと耐久性を備えたこれらのドライブは、真のスプラッシュを生み出していますが、SSDとは正確には何ですか？
従来のハードディスクドライブ(Hard Disk Drives)（HDD(HDDs)）のしくみ
SSD(SSDs)の違いを理解するには、少し時間を戻して、従来のハードディスクドライブ(Hard Disk Drives)（HDD(HDDs)）を確認する必要があります。HDDは、最近までほとんどすべてのコンピューターに見られる標準的なタイプのドライブでした。
HDDの中には、「プラッター」と呼ばれる1つまたは複数の回転ディスクがあります。各プラッターはトラックとセクターに分かれています。プラッターは通常、アルミニウムまたはガラスでできており、磁性材料でコーティングされています。
プラッタの表面には、それぞれが1ビットのデータを表す数十億の個別の領域が含まれています。この領域は、1または0を表す、磁化または消磁することができます。
回転するプラッターが毎分数千回転で動くと、スイングアームに取り付けられた小さな読み取り/書き込みヘッドが、ドライブからの読み取りまたはドライブへの書き込みを行うプラッターの上に髪の毛の幅を浮かせます。
ハードディスク(Hard)ドライブは非常に複雑なデバイスであり、多くの小さく、正確で、壊れやすい可動部品があります。彼らが同じように機能するのは現代の驚異です。
ソリッドステートドライブ（SSD）のしくみ
SSDは、ハードディスクドライブよりもCPU(CPUs)やRAMなどの半導体デバイスとの共通点があります。SSD(SSDs)とHDD(HDDs)はどちらもストレージデバイスとして機能しますが、SSD(SSDs)の動作は大きく異なります。
典型的なSSDの中には、コンピューターチップしかありません。データの保存方法と保存場所を管理するSSDのコントローラーチップがありますが、SSDの大部分はフラッシュメモリチップで構成されています。
フラッシュ(Flash)メモリは「不揮発性」メモリです。RAMのような(RAM)揮発性(Volatile)メモリは、電源をオフにしても持続しません。そこに保存されているデータは消えます。対照的に、不揮発性メモリ（SSD(SSDs)やUSBドライブなど）では、電源をオフにしてもデータは保持されます。これが、 USB(USB)サムドライブが「フラッシュドライブ」とも呼ばれる理由です。
最新のSSD(SSDs)（およびほとんどのUSBフラッシュドライブとメモリカード）は、NANDフラッシュメモリと呼ばれるタイプのフラッシュメモリを使用します。これは、マイクロチップで作成できる論理ゲートのタイプの1つにちなんで名付けられました。NANDメモリ内には、さまざまな電荷レベルを保持できる「セル」があります。メモリセルの充電レベルを測定することで、それが1を表しているのか0を表しているのかを判断できます。セルの内容を変更するには、セル内の電荷レベルを変更するだけです。
NANDメモリの世界では、テクノロジーにはさまざまなバリエーションがあります。たとえば、 「 V-NAND」または「vertical 」NANDというラベルの付いたSamsungSSD(Samsung SSDs)を見たことがあるかもしれません。ここでは、メモリセルが垂直に積み重ねられているため、同じシリコンフットプリントでより多くのストレージ容量を使用できます。Intelの3DNAND(NAND)も多かれ少なかれ同じテクノロジーです。
SSDとインターフェースの種類
SSD(SSDs)には、さまざまなフォームファクタとNANDフラッシュメモリタイプがあります。これにより、 SSD(SSD)の最大パフォーマンスとその価格が決まります。
フラッシュメモリの種類
すべてのNANDフラッシュは、データ密度とパフォーマンスに関して同じではありません。上記の説明から、 SSD(SSDs)はデータをメモリセル内の電荷として保存する ことを思い出してください。
セルが1ビットのデータのみを格納する場合、それはSLCまたはシングルレベルセルメモリ(single-level cell memory)と呼ばれます。MLC（マルチレベルセル）およびTLC（トリプルレベルセル）メモリは、セルごとにそれぞれ2ビットおよび3ビットのデータを格納します。QLC（クワッドレベルセル）メモリは、セルあたり4ビットになります。
1つのセルに格納できるデータのビット数が多いほど、SSDの価格が安くなるか、同じスペースに詰め込めるデータの量が多くなります。これは素晴らしいアイデアのように聞こえますが、 SSD(SSDs)の動作方法のおかげで、マルチビットストレージ方式を使用するとドライブがより早く停止します。SLCメモリは、長寿命で最高のパフォーマンスと耐久性を備えたタイプのNANDです。(NAND)ただし、これは群を抜いて最も高価であり、ハイエンドドライブでのみ見られます。
そのため、ほとんどの民生用SSD(SSDs)はMLCまたはTLCを使用し、特別な方法を使用して耐用年数を可能な限り延長します。SSDの摩耗の問題については、この記事の後半で、テクノロジーの欠点について説明します。
SSDフォームファクタ
SSD(SSDs)にはさまざまなフォームファクタがあります。「フォームファクタ」とは、単にデバイスの物理的な形状と、デバイスが準拠している接続規格です。SSDは当初(SSDs)HDD(HDDs)を置き換えるように設計されていたため、消費者向けデスクトップ向けの最初のデバイスは、ハードドライブが以前あった場所にスロットインすることを目的としていました。
ここで、2.5インチSATASSD( 2.5-inch SATA SSD)の設計が重要になります。現在の2.5インチラップトップハードドライブを取り出して、これらのSSD(SSDs)の1つを接続するだけです。
このケーシング内のSSDはそのすべてのスペースを必要としませんが、ラップトップとほとんどの最新のデスクトップにはすでにマザーボード上に2.5インチのドライブベイとSATAコネクタがあるため、これは完全に理にかなっています。2.5インチドライブをデスクトップの3.5インチベイに配置できるアダプタを購入することもできます。
不要なスペースを占有することは別として、これらの2.5インチドライブは600 MB/sSATA3インターフェイスの制限であるためです。
mSATA（mini-SATA）標準は、スペースの問題を解決します。mSATAは、 PCI Express Mini(PCI Express Mini)カード標準と物理的に同じ形状、サイズ、およびコネクタでしたが、2つのタイプのカードは電気的に互換性がありません。
m SATA標準は、M.2標準に置き換えられました。M.2 SSD(M.2 SSDs)は、カードとマザーボードの組み合わせに応じて、SATAまたはPCIeになります。(PCIe)
M.2カードは、両面にコンポーネントを備えた両面にすることもでき、長さも異なります。コンピュータのマザーボードが、使用するM.2SSDと互換性があることを確認することが常に重要です。
NVMe SSD(NVMe SSDs)は、Non-Volatile Memory Express標準を使用します。これは、コンピューターがグラフィックカードでより一般的に使用されるPCIeを使用して(PCIe)SSDメモリにアクセスする方法です。PCIeは(PCIe)SATAよりもはるかに広い帯域幅を備えているため、高速SSDメモリを最大限に活用できます。
SSDの利点
SSD(SSDs)がストレージテクノロジーの標準に急速になりつつある理由はたくさんあります。いくつかの初期の歯が生える問題は、しばらくの間それらを主流のコンピュータの世界から遠ざけていましたが、今では誰にでもそれらをお勧めできるようになっています。最新のビデオゲームコンソール(latest video game consoles)でさえ、SSDを使用するようになりました。SSD(SSDs)を現在の人気に導いた主な強みは次のとおりです。
SSDは高速です
世界最速のメカニカルハードドライブであるSeagateMach.2Exos (Seagate Mach.2) 2X14は、524 (Exos 2X14)MB/s持続転送速度に達することができます。これはSATA3SSD(SATA 3) とほぼ同じ速度ですが、最近のコンピューターに見られる一般的な機械式ドライブは、ハイエンドの市場を見ている場合、100 MB(SSD) / MB/sMB/s250MB /sの間で達成できます。 。
ミッドレンジのラップトップに見られるような一般的なM.2PCIeSSDは、2.5〜3.5 (M.2 PCIe SSDs)GB/sを提供します。最新のM.2PCIeSSDは(M.2 PCIe SSDs)GB/sに近づいており、これは驚くべき量のデータです。シーケンシャル(Sequential)書き込み速度は通常、読み取り速度よりも少し遅いですが、データは両方向に途方もないペースで飛んでいます。
転送速度だけではありません。機械式ハードドライブは、プラッターを回転させ、ドライブヘッドを所定の位置に移動するのに時間がかかります。データリクエストのプラッター上で適切な場所を見つけることは、「シークタイム」として知られています。SSD(SSDs)の場合、そのレイテンシー数は事実上ゼロです。
SSDは、メモリセル内の任意の場所からデータを即座に読み取ることができ、並行して読み取ることもできます。どちらの方法でスライスしても、 SSD(SSDs)は、どの方法でスライスしても、最高のメカニカルハードドライブとは異なるパフォーマンスの世界にあります。
コンピューターのHDD(HDD)をSSDにアップグレードすると、起動時間が大幅に短縮され、システムの応答性が非常に速くなります。CPUがストレージドライブからのデータを待つ必要がないという理由だけで。(Simply)これは、古いWindowsシステムに新しい命を吹き込むための素晴らしい方法です。
SSDは耐久性があります
SSD(SSDs)は、可動部品のないCPUやRAMなどの他のソリッドステートコンポーネントとほぼ同じくらい耐久性があります。電力サージがそれらを破壊しない限り、それらは無期限に、または少なくともコンピュータがあなたにとって有用である限り実行されるべきです。フラッシュ(Flash)メモリは、特にプラッタが回転しているときに落下すると簡単に破壊されるハードドライブとは異なり、衝撃による損傷に対しても非常に耐性があります。
この耐久性により、ラップトップに最適です。そのため、Apple MacBook Air、i Mac、およびMacコンピュータファミリの他のメンバーなどのウルトラブックには、高性能の統合SSD(SSDs)が搭載されています。
この場合の「耐久性」とは、 (Durability)SSDの摩耗現象を指すものではありません。これについては、以下の欠点のリストで説明します。
SSDは断片化に苦しむ(Suffer From Fragmentation)ことはありません
データ(Data)の断片化は、HDD(HDDs)の実際の問題です。これは、ドライブの最初の使用可能なスペースに新しいデータが書き込まれたときに発生します。したがって、特定のファイルまたは関連ファイルのセットでは、データがドライブの物理的なプラッタ領域全体に散在している可能性があります。
これにより、シーケンシャル読み取り速度が破壊され、ファイルのすべての部分を見つけるためにドライブヘッドがいたるところに飛んでいるため、大量のシーク時間が追加されます。SSD(SSDs)は、その性質上、断片化の影響を受けません。ファイルが断片化されていないわけではありません。可動部分がなく、話す時間を探す時間がないので、それは問題ではないというだけです。
デフラグは、ドライブに不要な摩耗を与えるだけです。SSDの断片化についてもう少し知りたい場合は、「SSDをデフラグする必要がありますか？」を参照してください。(Should You Defrag an SSD?)
SSDは静かです
ハードドライブはうるさいです！モーターのうなり、ディスクのうなり、ドライブヘッドのカチッという音が前後に移動します。これは、何十年にもわたってコンピューターユーザーのバックグラウンドノイズでした。
対照的に、 SSD(SSDs)はノイズをまったく発生させません。これは些細な利点のように思えるかもしれませんが、ノイズの多いコンピュータコンポーネントは煩わしいものです。録音に使用されるコンピューターなど、一部の使用例では、サウンドレベルが重要です。HDDのノイズを抑えようとする特別な取り付けと設計の高価なハードドライブがありましたが、 SSD(SSDs)を使用すると、問題は完全に解決されます。
これが、ファンも機械式ハードドライブもないApple M1MacBookAirのようなコンピューターを使用できるようになった理由です。コンピュータ全体がソリッドステートであるため、ノイズはまったく発生しません。
SSDは小型で電力効率に優れています
SSDはHDD(HDDs)よりもはるかに少ないスペースを占有し、動作するために必要な電力ははるかに少なくなります。つまり、高速の不揮発性ストレージドライブを必要とする、より小型で薄型のコンピューター、タブレット、スマートフォン、およびその他の電子機器を使用できるということです。
SSDは、使用していないときはほぼ完全にスリープ状態になり、HDD(HDDs)とは異なり、ほぼ瞬時に高性能モードに切り替えることができます。全体(Taken)として、SSDの消費電力は、モバイルコンピューターやSSDを使用するその他のガジェットのバッテリー寿命を延ばすために特に重要です。電気機械デバイスは、動作するためにソリッドステートデバイスよりも多くのエネルギーを必要とします。
SSDは設置サイズを縮小する可能性があります
SSD(SSDs)は、一部のアプリケーション、特にビデオゲーム(video games)のインストールサイズを縮小できます。アプリケーションがメモリへのデータストリーミングに急速に依存している場合、開発者はHDDプラッタの複数の場所で情報を複製する可能性があります。ドライブヘッドは常に必要なデータのコピーに近いため、これによりシーク時間が短縮されます。これは巧妙なトリックですが、ストレージスペースが犠牲になります。
SSD(SSDs)用に設計されたアプリケーションは、これを行う必要はまったくありません。SSDには実質的に遅延がなく、ドライブ上のどこからでもすぐにデータを読み取ることができるため、データのコピーが1つだけ存在する必要があります。
PlayStation 5のようなコンソールは、特に圧縮と組み合わせて、SSD(SSDs)がインストールサイズをどれだけ縮小できるかをすでに示しています。これにより、次の利点がもたらされます。
SSDを高速化できます
SSD(SSDs)がすでに十分に高速であるとお考えの場合は、これらのドライブを高速化して、真に高速なパフォーマンスを実現できます。それはすべて圧縮技術のおかげです。データは、高度に圧縮された形式でSSDに保存されます。(SSD)情報が要求されると、リアルタイムで解凍され、SSDの生データ転送速度を効果的に増幅します。
唯一の欠点は、解凍するために強力なプロセッサが必要なことですが、SSD(SSDs)には現在そのようなプロセッサが含まれていません。GPU(GPUs)はこの種の作業を行うのに優れていることがわかったため、MicrosoftのDirectStorageやNvidiaのRTX IOなどのソフトウェア(Nvidia’s RTX IO)API(APIs)（アプリケーションプログラマーインターフェイス(Application Programmer Interface)）を使用すると、最近の世代のGPUは3DグラフィックスだけでなくSSDのパフォーマンスも高速化できます。
SSDのデメリット
SSD(SSDs)には多くの望ましい属性がありますが、テクノロジーは完璧ではありません。SSDの所有権のいくつかの側面は、私たちが望むほど快適ではありません。
SSDはより高価です
HDDの価格は大幅に下がり、保存できるデータの量が異常なレベルの密度にまで増加しました。その結果、ギガバイトのHDDデータのコストは、最も安価なNANDフラッシュよりもはるかに低くなります。
SSDの価格はここ数年で急激に下落していますが、一般的に、256GBから512GBの範囲の比較的小さなSSDを使用しています。(SSDs)SSD(SSDs)はアプリケーションとオペレーティングシステム用に予約されていますが、HDDには、 (HDDs)SSDの速度の恩恵を受けないメディアファイルやアプリケーション用の大容量ストレージがあります。
幸いなことに、すべての半導体技術と同様に、トランジスタ密度と製造プロセスは指数関数的な傾向を示し、コストの削減とスペースの大幅な増加につながる可能性があります。今のところ、ほとんどの予算ではSSDとHDDのストレージを組み合わせる必要があります。
SSDは摩耗する可能性があります
SSD(SSDs)は非常に耐久性があり、 HDD(HDDs)よりも多くの罰に耐えることができますが、動作寿命も長くなりますが、摩耗に悩まされます。SSDのメモリセルへの書き込みは破壊的であるため、 SSD(SSDs)の摩耗が発生します。SSDメモリセルにビットが書き込まれるたびに、少しだけ電荷を保持する能力が失われます。
時間の経過とともに、セルへの書き込みが繰り返されると、セルは動作しなくなります。SLC SSD(SLC SSDs)は、特定のセルを揚げる前に最も繰り返される書き込みを処理できますが、MLC、TLC、およびQLCセルは、この順序でより脆弱です。初期のコンシューマーSSDはすぐに驚くほど死ぬ可能性がありますが、今日のドライブには、 (SSDs)SSDの書き込み耐久性を拡張するためのウェアレベリングやオーバープロビジョニングなどの戦略があります。
SSDの摩耗は複雑なトピックであるため、詳細な説明については、 SSDの摩耗と破損について知っておく必要のあるすべてを(Everything You Need To Know About SSD Wear & Tear)参照してください。
SSDは急速なビット回転を起こす可能性があります
すべての形式のデータストレージは、最終的にはビット腐敗に陥ります。(bit rot.)これは、記憶媒体が非常に劣化して、データを読み取り可能な形式で保持できなくなった場合に発生します。
さまざまなメディアがさまざまな理由でビット腐敗しますが、ハードドライブはビット腐敗が問題になることなく何十年も保存できます。一方、 SSD(SSDs)は、わずか数年のストレージでデータを失う可能性があります。これは、各メモリセルの電荷を保持する絶縁層の劣化が原因で発生します。量が漏れた場合、セルは空であり、データは含まれていません。
SSD(SSDs)が高温の環境に置かれていると、ビット腐敗がより早く発生するようですが、いずれにしても、データを引き出しのどこかに保存するのに最適な選択肢ではない可能性があります。
SSDデータの回復は(SSD Data Recovery Is Hard)不可能ではありません
機械的なハードドライブからデータを回復する技術を中心に構築された洗練された業界があります。費やすのに十分なお金がある場合は、専門家が文字通りドライブを断片から再構築するため、破壊されたドライブからデータを回復することもできます。
より平凡なレベルでは、HDDが(HDDs)Windowsまたは別のオペレーティングシステムで物理データを削除するときに物理データを削除しないため、誤って削除されたデータを回復できます。代わりに、ドライブのその領域は単に上書きされるようにマークされています。上書きがまだ発生していない限り、特別なソフトウェアを使用して復元できます。
SSD(SSDs)を使用すると、ドライブが損傷したりファイルが削除されたりした場合に、何も回復できなくなります。HDDが電気サージによって損傷(HDD is damaged)した場合でも、新しいドライブエレクトロニクスで再構築できますが、SSDは完全に電気的であるため、すべてのメモリが揚げられる可能性があります。
また、 SSD(SSDs)に、知らない物理データオペレーティングシステムで多くのことを実行する高度なコントローラーがあることも役に立ちません。たとえば、SATA SSDで使用される(SATA SSDs)TRIMコマンドは、削除のマークが付けられたメモリセルをプリエンプティブに削除して、新しいデータの書き込みプロセスを高速化します。したがって、削除を取り消すトリックはそれらでは機能しません！
未来はソリッドステートです
SSD(SSDs)は完璧ではありませんが、ストレージドライブのパフォーマンスが飛躍的に向上しているため、最終的にストレージ市場を支配することは避けられないようです。時間の経過とともに、SLC SSD(SLC SSDs)でさえ価格が下がると予想されますが、耐久性の低いSSDタイプは、摩耗を制限することになるとさらにスマートになります。
ハード(Hard)ドライブ技術も初期にはかなりの問題を抱えていましたが、SSD(SSDs)がまだ抱えている問題はすべて記録的な速さで解決されると私たちは感じています。
What Is a Solid State Drive (SSD)? Plus, the Pros and Cons
Solid State Drivеs (SSDs) are quickly becoming the preferred computer storage for operating systems and apps. You’ll find them in the latest laptops, phones, tablets, and even consoles.
With excellent performance and durability, these drives are making a real splash, but what exactly is an SSD?
How Traditional Hard Disk Drives (HDDs) Work
To grasp what makes SSDs different, we need to briefly turn back the clock and look at traditional Hard Disk Drives (HDDs). An HDD was the standard type of drive you’d find in virtually all computers until recently.
Inside the HDD, you’ll find one or more spinning disks called “platters.” Each platter is divided into tracks and sectors. The platters are usually made from either aluminum or glass and are coated with magnetic material.
The platter’s surface contains billions of individual areas that each represent a single bit of data. The area can be magnetized or demagnetized, representing a one or a zero.
As the spinning platters move at thousands of revolutions per minute, tiny read-write heads attached to swinging arms float a hair’s breadth above the platter reading from or writing to the drive.
Hard disk drives are incredibly complicated devices with many tiny, precise, and fragile moving parts. It’s a modern marvel that they work as well as they do.
How a Solid State Drive (SSD) Works
SSDs have more in common with semiconductor devices like CPUs and RAM than hard disk drives. SSDs and HDDs both act as storage devices, but SSDs work in a very different way.
Inside a typical SSD, you’ll find only computer chips. There’s the SSD’s controller chip, which manages how and where data is stored, but the bulk of an SSD consists of flash memory chips.
Flash memory is “non-volatile” memory. Volatile memory, like RAM, does not persist when power is turned off—the data stored there disappears. By contrast, with non-volatile memory (like SSDs or USB drives), your data persists even when the power is turned off. This is why USB thumb drives are also referred to as “flash drives”!
Modern SSDs (and most USB flash drives and memory cards) use a type of flash memory called NAND flash memory. It’s named after one of the types of logic gates you can make in a microchip. Within NAND memory, there are “cells” that can hold different electrical charge levels. By measuring the charge level in a memory cell, you can tell whether it represents a one or a zero. To change the contents of a cell, you simply alter the level of charge inside it.
There are many different variations in the technology within the world of NAND memory. For example, you may have seen some Samsung SSDs labeled “V-NAND” or “vertical” NAND. Here the memory cells are stacked vertically, allowing for more storage capacity in the same silicon footprint. Intel’s 3D NAND is also more or less the same technology.
Types of SSDs and Interfaces
SSDs come in a variety of form factors and NAND flash memory types. This determines the maximum performance of an SSD as well as its price.
Flash Memory Types
All NAND flash isn’t the same for data density and performance. You’ll recall from our discussion above that SSDs store data as electrical charges inside memory cells.
If a cell only stores a single bit of data, it’s called SLC or single-level cell memory. MLC (multi-level cell) and TLC (triple-level cell) memory store two and three bits of data per cell, respectively. QLC (quad-level cell) memory takes it to four bits per cell.
The more bits of data you can store in a single cell, the cheaper your SSD can be, or the more data you can stuff into the same space. This sounds like a great idea, but thanks to how SSDs operate, drives die more quickly when using a multi-bit storage method. SLC memory is the best-performing and most durable type of NAND with a long lifespan. However, it’s also the most expensive by far and only found in high-end drives.
As such, most consumer SSDs use MLC or TLC and employ special methods to extend their useful lifespans as much as possible. We’ll cover the issue of SSD wear a little later in this article under the disadvantages of the technology.
SSD Form Factors
SSDs come in various form factors. A “form factor” is simply the physical shape of the device and what connection standard it conforms to. Because SSDs were initially designed to replace HDDs, the first devices meant for consumer desktops were intended to slot in where hard drives were before.
This is where the 2.5-inch SATA SSD design comes into the picture. You can simply take out your current 2.5-inch laptop hard drive and plug one of these SSDs in.
The SSD inside this casing doesn’t need all that room, but it made perfect sense since laptops and most modern desktops already have 2.5-inch drive bays and SATA connectors on their motherboards. You can also purchase adapters that let you place a 2.5-inch drive into a desktop’s 3.5-inch bay.
Apart from taking up unnecessary space, these 2.5-inch drives were limited to 600 MB/s since that’s the limit of the SATA 3 interface.
The mSATA (mini-SATA) standard solves the space issue. mSATA was physically the same shape, size, and connector as the PCI Express Mini card standard, but the two types of cards are electrically incompatible.
The mSATA standard has now been replaced by the M.2 standard. M.2 SSDs can be SATA or PCIe, depending on the card and the motherboard combination.
M.2 cards can also be double-sided with components on both sides, and they vary in length. It’s always important to make sure that your computer’s motherboard is compatible with the M.2 SSD you want to use with it!
NVMe SSDs use the Non-Volatile Memory Express standard, which is how the computer can access SSD memory using the PCIe that’s more commonly used for graphics cards. PCIe has much more bandwidth than SATA, allowing fast SSD memory to reach its full potential.
The Advantages of SSDs
There are many reasons why SSDs are rapidly becoming the standard in storage technology. While some early teething troubles kept them out of the mainstream computer world for a while, they are now at the point where we can recommend them to anyone. Even the latest video game consoles now use SSD. Here are the key strengths that have led SSDs towards their current popularity.
SSDs Are Fast
The fastest mechanical hard drive globally, the Seagate Mach.2 Exos 2X14, can reach sustained transfer rates of 524 MB/s. That’s very nearly as fast as a SATA 3 SSD, but the typical mechanical drive you’ll find in computers these days can achieve somewhere between 100 MB/s and 250 MB/s if you’re looking at the high-end of the market.
Typical M.2 PCIe SSDs, such as those found in mid-range laptops, offer 2.5 to 3.5 GB/s. The latest M.2 PCIe SSDs are getting close to 8 GB/s, which is a mind-boggling amount of data. Sequential write speeds are usually a little slower than read speeds, but data is flying at a tremendous pace in both directions.
It’s not just about transfer speeds, either. Mechanical hard drives need time spinning up platters and moving drive heads into place. Finding the right spot on the platter for a data request is known as “seek time”. For SSDs, that latency number is effectively zero.
SSD can instantly read data from any location within its memory cells and even do it in parallel. No matter which way you slice it, SSDs are in a different performance universe than even the best mechanical hard drives, no matter which way you slice it.
When upgrading a computer’s HDD to an SSD, you experience much faster boot times and very snappy system responsiveness. Simply because your CPU never has to wait for data from your storage drives. It’s a fantastic way to give an old Windows system new life.
SSDs Are Durable
SSDs are about as durable as any other solid-state component such as a CPU or RAM with no moving parts. Unless a power surge destroys them, they should run indefinitely or at least as long as the computer remains useful to you. Flash memory is also very resistant to impact damage, unlike hard drives that are easily destroyed if they fall, especially while the platters are spinning.
This durability makes them perfect for laptops, and it’s why ultrabooks such as the Apple MacBook Air, iMac, and other members of the Mac computer family have high-performance integrated SSDs.
“Durability” in this case doesn’t refer to the phenomenon of SSD wear, which we’re covering under the list of disadvantages below.
SSDs Don’t Suffer From Fragmentation
Data fragmentations are a real problem on HDDs. It happens when new data is written to the first available space on the drive. So a given file or set of related files might have their data scattered all over the physical platter area of the drive.
This destroys sequential read speeds and adds a ton of seek time because the drive heads are flying all over the place to find all the parts of a file. SSDs, due to their very nature, don’t suffer from fragmentation. It’s not that files aren’t fragmented. It’s just that it doesn’t matter because there are no moving parts and no seek time to speak of.
Defragmenting just puts unnecessary wear on the drive. If you want to know a little more about SSD fragmentation, read Should You Defrag an SSD?
SSDs are Quiet
Hard drives are noisy! The hum of the motor, the whoosh of the disk, the clicking sounds of the drive heads moving back and forth — that’s been the background noise for computer users over the decades.
SSDs, in contrast, make no noise at all. This might seem like a trivial advantage, but noisy computer components are annoying. In some use cases, such as computers used for sound recording, sound levels are critical. There have been expensive hard drives with special mountings and designs that have tried to curb HDD noise, but with SSDs, the problem is completely solved.
This is why we can now have a computer like the Apple M1 MacBook Air, which has no fans and no mechanical hard drive. The entire computer is solid-state and therefore makes no noise whatsoever!
SSD are Small and Power Efficient
SSDs take up way less room than HDDs, and they need much less power to work. That means we can have smaller and thinner computers, tablets, smartphones, and other electronic devices that require fast non-volatile storage drives.
SSDs can go almost entirely to sleep when not in use, and, unlike HDDs, they can switch to high-performance mode almost instantly. Taken as a whole, SSD power consumption is especially important to get better battery life from mobile computers and other gadgets that use them. Electromechanical devices simply need more energy than solid-state devices to operate.
SSDs Can Shrink Installation Sizes
SSDs can reduce the installation sizes of some applications, especially video games. When applications rely on data streaming into memory rapidly, the developers may duplicate information in multiple locations on the HDD platter. This cuts down on seek times because the drive heads are always close to a copy of the data it needs. It’s a clever trick, but it comes at the expense of storage space.
Applications designed for SSDs don’t need to do this at all. Since the SSD has virtually no latency and can read data from anywhere on the drive immediately, only one copy of the data must be present.
Consoles like the PlayStation 5 have already shown how much SSDs can shrink install sizes, especially combined with compression, which brings us to the next advantage.
SSDs Can Be Accelerated
If you thought that SSDs were already plenty fast, you could speed up these drives for some truly high-speed performance numbers. It’s all thanks to compression technology. The data is stored on the SSD in a heavily-compressed form. When the information is requested, it’s decompressed in real-time, effectively amplifying the raw data transfer speeds of the SSD.
The only catch is that you need a powerful processor to decompress, but SSDs currently don’t include such a processor. It turns out that GPUs are excellent at doing this type of work, so using software APIs (Application Programmer Interface) such as Microsoft’s DirectStorage and Nvidia’s RTX IO, recent generations of GPU can accelerate not just 3D graphics but SSD performance as well.
The Disadvantages of SSDs
SSDs have many desirable attributes, but the technology isn’t perfect. Some aspects of SSD ownership aren’t quite as pleasant as we’d like.
SSDs are More Expensive
HDDs have come down in price so much and have increased the amount of data they can store to insane levels of density. The result is that a gigabyte of HDD data costs much less than even the cheapest NAND flash.
SSD prices have fallen precipitously over the last few years, but folks are generally still using relatively small SSDs in the 256GB to 512GB range. SSDs are reserved for applications and operating systems, while HDDs still have mass storage for media files or applications that don’t benefit from SSD speeds.
The good news is that, like all semiconductor technology, transistor density and manufacturing processes are likely to show an exponential trend leading to lower cost and more significant amounts of space. For now, most budgets call for a mix of SSD and HDD storage.
SSDs Can Wear Out
While SSDs are very durable and can stand up to more punishment than HDDs, while also having longer operational lives, they suffer from wear. SSD wear happens because SSDs write to memory cells is destructive. Every time a bit is written to an SSD memory cell, it loses its ability to hold a charge just a little.
Over time, repeated writes to a cell make it inoperable. SLC SSDs can handle the most repeated writes before frying a given cell, but MLC, TLC, and QLC cells are more vulnerable, in that order. Early consumer SSDs could die alarmingly soon, but today drives have strategies such as wear leveling and overprovisioning to extend the write endurance of the SSD.
SSD wear is a complex topic, so have a look at Everything You Need To Know About SSD Wear & Tear for an in-depth discussion.
SSDs Can Have Rapid Bit Rot
All forms of data storage eventually succumb to bit rot. This happens when the storage medium degrades so much that it can no longer hold the data in a readable form.
Different media get bit rot for various reasons, but hard drives can be stored for decades without bit rot being a problem. SSDs, on the other hand, can potentially lose their data after only a few years of storage. This happens due to the degradation of the insulating layer that keeps the charge in each memory cell. If the amount leaks out, the cell is empty and contains no data!
It seems that bit rot happens more quickly if SSDs are kept in an environment that’s too hot, but either way, they probably aren’t the best choice for storing data in a drawer somewhere.
SSD Data Recovery Is Hard to Impossible
There’s a sophisticated industry built around the art of recovering data from mechanical hard drives. If you have enough money to spend, you can even recover data from drives that have been smashed up, as a specialist literally rebuilds the drive from pieces.
On a more mundane level, you can recover data that’s been accidentally deleted because HDDs don’t delete the physical data when you delete them in Windows or another operating system. Instead, that area of the drive is simply marked to be overwritten. As long as the overwriting hasn’t happened yet, you can recover it using special software.
SSDs make it almost impossible to recover anything if the drive is damaged or files are deleted. If an HDD is damaged by an electrical surge, you can still rebuild it with new drive electronics, but since an SSD is entirely electrical, all of the memory could be fried.
It also doesn’t help that SSDs have sophisticated controllers that do a lot of things with physical data operating systems they don’t know about. For example, the TRIM command used by SATA SSDs pre-emptively deletes memory cells that have been marked for deletion to speed up the process of writing new data. So the undelete trick won’t work on them!
The Future Is Solid-State
While SSDs aren’t perfect, they represent such a leap in storage drive performance that their eventual dominance of the storage market seems inevitable. Over time we expect even SLC SSDs to come down in price, while less durable SSD types will become even smarter when it comes to limiting wear.
Hard drive technology also had its fair share of problems in the early days, but we have a feeling whatever issues SSDs still have will be solved in record time.
