SSD (solid-state drive)

Apa Itu SSD?

SSD, atau solid-state drive, adalah perangkat penyimpanan data non-volatile (tidak hilang saat listrik mati) yang menggunakan memori flash. SSD menggantikan hard disk drive (HDD) tradisional dan punya fungsi dasar yang sama, tapi dengan kecepatan yang jauh lebih tinggi. Dengan SSD, sistem operasi bisa boot lebih cepat, aplikasi terbuka lebih responsif, dan file disimpan dalam waktu singkat.

Kalau HDD bekerja menggunakan piringan magnetik yang berputar dan lengan mekanik bernama actuator, maka SSD tidak memiliki komponen bergerak sama sekali. Dua komponen utama dalam SSD adalah flash controller dan chip NAND flash. Kombinasi ini bikin SSD unggul dalam performa baca/tulis, baik untuk data berurutan maupun acak.

SSD bisa digunakan di mana pun HDD digunakan. Contohnya pada PC, laptop, konsol game, kamera digital, pemutar musik, smartphone, tablet, flashdisk, bahkan kartu grafis. Tapi memang, harganya masih lebih mahal dibanding HDD.

Kebutuhan akan performa tinggi dan I/O cepat di perusahaan jadi pendorong utama pengembangan SSD. Karena latency-nya lebih rendah dari HDD, SSD bisa menangani beban kerja baca/tulis secara efisien, termasuk akses data acak. Ini karena SSD berbasis flash bisa langsung membaca data tanpa perlu putaran mekanik.

Server performa tinggi, laptop, desktop, atau aplikasi yang butuh real-time access akan sangat diuntungkan dengan teknologi SSD. Di lingkungan enterprise, SSD cocok untuk mempercepat database yang sering diakses, mengurangi “boot storm” pada virtual desktop, atau menyimpan data penting lokal di sistem hybrid cloud.

Bagaimana Cara Kerja SSD?

SSD membaca dan menulis data lewat chip memori flash yang saling terhubung dan tersusun dalam bentuk grid. Chip ini dibuat dari silikon dan disusun untuk mendapatkan kapasitas yang bervariasi.

Setiap chip memiliki transistor floating gate (FGT) yang bisa menyimpan muatan listrik. Muatan ini memungkinkan data tetap tersimpan meskipun perangkat dimatikan. Satu sel menyimpan satu bit data: angka 1 jika ada muatan, dan 0 jika kosong.

Semua blok data bisa diakses dengan kecepatan konstan. Tapi SSD hanya bisa menulis ke blok kosong, jadi meskipun ada fitur manajemen data, performanya bisa menurun seiring waktu.

SSD umumnya memakai tiga jenis memori:

• Single-Level Cell (SLC): menyimpan 1 bit per sel. Paling cepat dan tahan lama, tapi juga paling mahal.
• Multi-Level Cell (MLC): menyimpan 2 bit per sel. Kapasitas lebih besar, tapi kecepatan tulisnya lebih lambat dari SLC.
• Triple-Level Cell (TLC): menyimpan 3 bit per sel. Lebih murah dan kapasitas besar, tapi lebih lambat dan kurang tahan lama. Rentan terhadap bit rot karena memiliki 8 kemungkinan nilai per sel.

Apa Saja Fitur Utama SSD?

Beberapa fitur yang jadi keunggulan SSD adalah:

• Tidak ada bagian bergerak, jadi lebih tahan guncangan dan tidak mudah rusak seperti HDD.
• Lebih senyap saat beroperasi.
• Hemat daya, cocok untuk perangkat mobile.
• Bobot lebih ringan, ideal untuk laptop dan tablet.
• Dilengkapi fitur predictive analytics di software controller-nya, yang bisa memberi peringatan sebelum SSD rusak.
• Vendor juga bisa mengoptimalkan kapasitas penyimpanan lewat teknik kompresi data.

Apa Keunggulan SSD Dibanding HDD?

• Kecepatan baca/tulis lebih tinggi.
• Booting dan performa sistem lebih cepat.
• Lebih tahan banting dan panas.
• Konsumsi daya lebih rendah.
• Tidak berisik.
• Ukuran fleksibel. Ada banyak form factor yang tidak dimiliki HDD.

Apa Kekurangan SSD?

• Harga lebih mahal dibanding HDD.
• Umur pakai terbatas. Misalnya pada SSD NAND, ada batas jumlah tulis data sebelum chip aus.
• Performa bisa menurun seiring waktu karena keterbatasan siklus tulis.
• Ukuran penyimpanan terbatas. Karena mahal, biasanya SSD dijual dalam kapasitas kecil sampai menengah.
• Pemulihan data sulit dan mahal jika chip rusak.

Apa Jenis Memori Non-Volatile dalam SSD?

Ada dua tipe utama: NAND dan NOR. Keduanya berbeda dari segi struktur logikanya.

NAND menggunakan akses serial delapan pin, sedangkan NOR memungkinkan akses acak 1 byte. NOR cocok untuk menjalankan kode (misalnya boot OS di smartphone), sedangkan NAND lebih cocok untuk penyimpanan data massal. Kebanyakan smartphone sekarang pakai NOR buat booting dan NAND sebagai penyimpanan tambahan.

Apa Saja Jenis SSD?

1. SSD SATA/SAS. Jenis dasar SSD yang menggunakan interface SATA atau SAS. Cocok untuk pemula yang butuh performa dasar tapi lebih cepat dari HDD.
2. PCIe-based SSD. Gunakan interface PCI Express. Lebih cepat, latency lebih rendah, tapi biasanya butuh driver khusus dan perlindungan data terbatas.
3. Flash DIMM. Dihubungkan langsung ke motherboard, bukan lewat PCIe. Latency lebih rendah, tapi perlu driver khusus dan modifikasi pada sistem I/O.
4. NVMe SSD. Gunakan NVMe lewat jalur PCIe. Kecepatan transfer sangat tinggi, ideal untuk kebutuhan komputasi berat dan real-time.
5. NVMe-oF. Non-volatile Memory Express over Fabrics memungkinkan transfer data antar komputer dan storage SSD lewat Ethernet, Fibre Channel, atau InfiniBand.
6. Hybrid DRAM-flash storage. Menggabungkan DRAM dan flash untuk memaksimalkan throughput antara aplikasi dan storage. Cocok untuk sistem skala besar.

Form Factor SSD

Produsen SSD menawarkan berbagai macam form factor atau ukuran fisik. Yang paling umum digunakan adalah SSD 2.5 inci, tersedia dalam berbagai ketebalan dan mendukung protokol SAS, SATA, maupun NVMe.

Menurut Solid State Storage Initiative dari Storage Networking Industry Association, ada tiga jenis utama form factor SSD:

1. SSD dengan bentuk seperti HDD tradisional, bisa langsung dimasukkan ke slot SAS atau SATA di server.
2. Kartu SSD berbentuk add-in card, contohnya SSD dengan port PCIe. SSD yang terhubung lewat PCIe ini tidak butuh host bus adapter tambahan, sehingga performa lebih ngebut. Contohnya seperti SSD U.2, yang mulai digunakan untuk menggantikan penyimpanan di laptop tipis.
3. SSD berbentuk modul seperti DIMM atau SODIMM. Biasanya tetap menggunakan interface SATA. Perangkat seperti ini dikenal sebagai kartu NVDIMM.

Di komputer, umumnya digunakan dua jenis RAM: DRAM (yang datanya hilang saat listrik mati) dan static RAM. Nah, NVDIMM punya keunggulan karena bisa menyimpan data secara permanen. Modul ini menempatkan flash memory dekat motherboard, tapi proses baca/tulisnya tetap lewat DRAM. Jadi, flash-nya cuma jadi backup berkecepatan tinggi.

Walau SSD dan RAM sama-sama pakai chip solid-state, cara kerjanya beda banget di dalam sistem komputer.

Dua form factor yang sedang naik daun adalah M.2 dan U.2:

• M.2 SSD punya ukuran bervariasi (biasanya 42 mm sampai 110 mm) dan langsung tertancap di motherboard. Bisa pakai interface NVMe atau SATA. Karena ukurannya kecil, area pembuangan panasnya terbatas, yang bisa memengaruhi performa kalau dipakai lama. Di perangkat enterprise, M.2 SSD sering dipakai sebagai perangkat booting. Di laptop, biasanya jadi ekspansi kapasitas.
• U.2 SSD adalah SSD PCIe ukuran 2.5 inci. Dulu disebut SFF-8639. Interface U.2 bikin SSD NVMe berkecepatan tinggi bisa langsung dipasang tanpa matikan server atau storage.

Produsen SSD

Beberapa nama besar yang mendominasi pasar SSD antara lain:

• Crucial
• Intel
• Kingston Technology
• Micron Technology Inc.
• Samsung
• SanDisk
• Seagate Technology
• SK Hynix
• Western Digital Corp.

Perusahaan-perusahaan ini memproduksi dan menjual chip NAND flash ke vendor SSD lain, dan juga memasarkan SSD dengan merek mereka sendiri. Hal-hal yang perlu diperhatikan saat beli SSD:

• Durabilitas. Semua SSD punya batas siklus tulis. Kalau SSD cuma sering dibaca saja, daya tahannya bisa lebih panjang dibanding SSD yang banyak menulis data.
• Form factor. Pastikan bentuk SSD sesuai dengan perangkat yang kamu gunakan, dan berapa banyak SSD yang bisa dipasang di satu casing/server.
• Interface. Ini menentukan seberapa cepat data bisa dibaca/tulis, serta latency-nya. SSD umumnya mendukung NVMe, SAS, atau SATA.
• Konsumsi daya. Meskipun ada batas maksimum daya dari interface, sebagian besar SSD enterprise punya fitur penyesuaian konsumsi daya saat aktif.

Secara historis, harga SSD lebih mahal dibanding HDD. Tapi berkat peningkatan produksi dan teknologi chip, harga SSD sempat turun cukup banyak, bikin makin menarik buat pengguna rumahan maupun enterprise. Tapi, harga kembali naik akibat kelangkaan chip dan pasar global yang fluktuatif, termasuk karena dampak pandemi di 2020–2021. Permintaan yang nggak stabil bikin harga SSD tetap berubah-ubah, tapi masih cenderung lebih mahal dari HDD.