Os prós e contras da memória Flash

Embora a “memória flash” ainda traga à mente um pendrive pendurado em um chaveiro, ela teve um grande impulso promocional desde então. O flash NAND é usado para armazenar dados em SSDs, smartphones, cartões de memória e muitos outros dispositivos porque retém dados sem energia enquanto armazena muito armazenamento em um pacote pequeno.

Mas tem alguma bagagem. O Flash custa mais por gigabyte do que um disco rígido, desgasta-se à medida que os dados são gravados e apagados repetidamente e não é tão rápido quanto a RAM do sistema. A maioria de nós não percebe muito isso, já que o armazenamento moderno trabalha muito nos bastidores para limpar a tecnologia na qual foi construído.

A maior parte do armazenamento flash de alta capacidade é NAND, no qual as células de memória armazenam carga elétrica em uma camada de armazenamento isolada e os vários estados de tensão são interpretados como dados.

A NAND moderna extrai consideravelmente mais dessa ideia básica. O 3D NAND empilha células verticalmente em vez de organizá-las apenas em um plano plano, e os designs TLC e QLC armazenam três ou quatro bits por célula. Ambos agrupam mais armazenamento aproximadamente no mesmo espaço e reduzem o custo por gigabyte.

Esses ganhos tornaram o flash particularmente adequado para eletrônicos portáteis. Ao contrário de um disco rígido, um SSD não possui um prato giratório ou cabeçote de leitura mecânico, por isso oferece menor latência de acesso, lida melhor com impactos e se adapta a dispositivos cada vez mais finos. Se você atualizou um PC antigo para um SSD, talvez se lembre da primeira inicialização posteriormente. De repente, o computador não exige um discurso motivacional antes de abrir o Chrome.

Isso ainda não faz do flash um substituto para a RAM. A RAM do sistema é muito mais rápida e lida com dados de trabalho temporários, enquanto a NAND fornece armazenamento persistente. O termo ROM flash também é enganoso, pois o flash pode ser apagado e reescrito.

Cada célula NAND suporta um número limitado de ciclos de programar e apagar. Armazenar mais bits por célula aumenta a densidade e reduz o custo, mas também reduz a margem elétrica entre os estados dos dados. Esse é um dos motivos pelos quais o QLC NAND normalmente oferece menor resistência e desempenho do que designs mais simples.

Os SSDs modernos contornam grande parte disso com algumas tarefas domésticas inteligentes. Os controladores distribuem gravações pelas células disponíveis por meio do nivelamento de desgaste, corrigem erros, retiram blocos não confiáveis ​​e mantêm a capacidade disponível. O TRIM e a coleta de lixo também gerenciam outra estranheza da NAND: os dados podem ser gravados em páginas relativamente pequenas, mas blocos muito maiores devem ser apagados antes que possam ser reutilizados. Isso representa muita tarefa doméstica para armazenamento de “estado sólido”.

Todo esse trabalho coloca o problema da resistência em grande parte em segundo plano para a maioria dos consumidores. A Samsung garante seu 990 Pro de 1 TB por cinco anos ou 600 TB de gravações. Isso não significa que a unidade pare de funcionar a 600 TB, e a Samsung não diz quando um determinado SSD irá morrer, mas arquivos importantes ainda precisam de backups.

E embora a resistência possa ser controlada, o preço é menos cooperativo. Os discos rígidos ainda oferecem armazenamento em massa mais barato para backups, grandes bibliotecas de mídia e outras tarefas onde a velocidade é menos importante. A TrendForce prevê que os preços dos contratos NAND aumentarão 70 a 75 por cento trimestre após trimestre no segundo trimestre de 2026 e espera outro aumento de 10 a 15 por cento no terceiro trimestre, citando oferta restrita e demanda de IA e data center.

As deficiências do Flash inspiraram naturalmente muitos possíveis substitutos. A memória de mudança de fase estava sendo apontada como uma possível substituição do flash já em 2006, enquanto a Intel posteriormente posicionou o Optane entre DRAM e NAND como mais rápido e durável que o flash. A Intel começou a encerrar o Optane em 2022.

A pesquisa continua em MRAM, memória ferroelétrica e outras alternativas, mas não surgiu nenhum candidato claro para expulsar a NAND do armazenamento convencional. A própria NAND ainda está ficando mais densa por meio de estruturas 3D mais altas e designs de células mais complexos.

Com o 3D NAND comercial já ultrapassando 300 camadas, a tecnologia claramente ainda não evoluiu.