Loni se na trh dostala SSD s rekordní kapacitou 122 TB. Konference Future of Memory and Storage 2025 (dříve jméno bývalo Flash Memory Summit) ale teď přinesla o úroveň větší úložiště: Sandisk představil první SSD s kapacitou 256 TB s technologií, které firma říká UltraQLC. Stejné novinky použité v tomto SSD ovšem umožní i zvýšení kapacit běžných SSD na dvojnásobek, moduly M.2 už bude možné mít v 16TB kapacitě.
Toto 256TB úložiště se jmenuje Sandisk UltraQLC, možná analogicky k technologii UltraSMR, kterou zase Western Digital (jemuž Sandisk patří) začal označovat největší HDD. Jeho hlavní komponentou jsou nové čipy NAND typu BiCS8 (osmá generace 3D NAND firem Sandisk a Kioxia) s kapacitou 2 Tb (256 GB). Jde o NAND typu QLC, tedy s nižším výkon a životností výměnou za vyšší kapacitu.
Záznam QLC ukládá do každé buňky čtyři bity místo tří u TLC, takže stejný počet buněk ukládá o třetinu více dat, je pro to ale třeba rozlišit 16 úrovní napětí místo jen 8. To ztěžuje programování, ale i čtení. Buňky tak vydrží méně přepisů, než kvůli degradaci přestanou být spolehlivé – nižší rozdíly mezi jednotlivými rozeznávanými úrovněmi napětí ponechávají menší prostor pro chyby. QLC je tedy kompromis právě s cílem zvýšit kapacitu – 2Tb čipy se záznamem TLC zatím neexistují.
Absence SLC cache je dnes specialita
Sandisk UltraQLC používá vlastní řadič od Sandisku s několika jádry (není řečeno, zda Arm nebo třeba RISC-V) a několik technik, které mají zlepšit jeho fungování s pamětí typu QLC. Například využívá škálování frekvence (místo aby byla konstantní), což zlepšuje výkon při zátěži až o 10 %, zatímco mimo zátěž se frekvence jader v řadiči sníží pro úsporu energie.
Řadič s BiCS8 má být schopný škálovat až na 64 čipů NAND na jeden kanál, což znamená, že by měl být šestnáctikanálový (256TB SSD mělo používat 1024 čipů NAND po 2 Tb, což dá kapacitu 256 TB).
Technologie Sandisk UltraQLC
Direct Write QLC
Jednou z novinek tohoto SSD je paradoxně absence tzv. pseudoSLC cache, která je jinak používána univerzálně. SSD UltraQLC na paměť QLC zapisuje přímo, vždy rovnou v režimu QLC se čtyřmi bity na buňku (tzv. Direct Write QLC), místo aby s nejprve zapisovalo do vyhrazeného bufferu v rychlejším režimu jen s jedním bitem a později se na pozadí data převáděla do bloků se záznamem QLC.
Znamená to nižší výkon při nárazovém zápisu, ale současně je rychlost zápisu stabilní bez výkyvů a předejde se tomu, že jsou dat zapisována na dvakrát. Sandisk také jako výhodu uvádí, že nemůže dojít k nekonzistenci dat při výpadku napájení, data jsou definitivně zapsaná ihned.
SSD také poskytuje speciální „Data Retention Profile“, u kterého ale není z tiskové zprávy moc jasné, co dělá. Je zmíněno, že má o 33 % omezit „recycklaci“. Nejspíš by mělo jít o to, že záznam vydrží spolehlivý déle (pomocí změny parametrů programovacího a zapisovacího procesu) a firmware SSD nemusí preventivně obnovovat zápis v buňkách tak často jako obvykle. Délka, po kterou disk spolehlivě udrží data, je u SSD a obecně paměti NAND Flash docela důležitý faktor, není totiž neomezená, třebaže tato paměť je nevolatilní. Pokud by se na obsah buňky po mnoho let nesáhlo, po nějaké době už nemusí být možné ho spolehlivě přečíst.
U QLC NAND je právě i doba spolehlivého udržení záznamu zkrácená, proto je třeba ji řešit. V tomto případě se asi ale bavíme o prodloužení výdrže záznamu v době, kdy je SSD připojeno v počítači a zapnuté. Pokud někde leží vypnuté, nemůže řadič samozřejmě ono cyklické preventivní obnovování záznamu provádět.
Sandisk zatím neodhalil další parametry těchto 256TB SSD řady UltraQLC, prodávat se totiž mají začít až někdy začátkem roku 2026. Víme ale, že používají 2,5" provedení s rozhraním U.2 a připojují se do systému přes PCI Express 5.0 ×4. Hlavním trhem mají být servery pro trénování a inferenci AI vyžadující velké objemy dat.
Vedle modelu UltraQLC s kapacitou 256TB bude na stejném řadiči a NAND také založené menší SSD označené Sandisk DC SN670. To přinese kapacitu 128 TB (podle jiných údajů to bude 122,88 TB a ono 256TB asi bude mít skutečnou kapacitu 245,76 TB). Vzorky těchto SSD mají být zákazníkům dostupné údajně už za pár týdnů.
Zač je toho Direct Write QLC: Zápis čtyřikrát pomalejší než čtení
Pro SSD DC SN670 máme parametry: Sekvenční čtení má u nich dosáhnout až 13 700 MB/s a náhodné čtení až 2 300 000 IOPS. Zápis má ale sekvenční rychlost jen 3 600 MB/s a náhodný zápis je jen 55 000 IOPS. Toto tedy ilustruje, jaký je dopad toho, když se s QLC NAND přestane používat pseudoSLC cache pro zápis. U SSD pro PC s jen osmikanálovým řadičem by zápis asi mohl mít dokonce poloviční sekvenční rychlost (a ještě hůře s mainstreamovými čtyřkanálovými řadiči).
Sandisk DC SN670
16 TB SSD pro PC
Tyto 2Tb čipy NAND by také měly umožnit výrobu 16TB SSD pro běžná PC. Obvyklé NVMe moduly s rozhraním M.2 používají čtyřkanálové (u levnějších SSD) nebo osmikanálové (u dražších) řadiče. Pokud se použije osmikanálový řadič, má každý kanál čtyři tzv. chip enable pozice, ale ještě lze použít režim, kdy je na každém chip enable napojená dvojice čipů NAND. Toto znamená, že maximální kapacita pro běžné spotřebitelské SSD je dána tím, co lze dostat z 64 čipů NAND – na víc už jsou potřeba náročnější serverové řadiče nebo spřažení více řadičů do pole RAID a podobně.
Dokud byly na trhu pouze 1Tb čipy NAND, bylo maximem pro běžná SSD 8 TB (64 Tb). Příchod 2Tb čipů NAND umožní dosáhnout při maximálním počtu čipů kapacity 128 Tb, tedy 16 TB. Samozřejmě za cenu toho, že jde o SSD s QLC NAND. A také cena ve smyslu částky, kterou SSD bude stát, bude s 64 čipy NAND logicky dost vysoká. 16TB moduly M.2 by se tedy asi v příštím roku také měly začít objevovat.
