SSD Form Factor dan istilah dalam SSD

Generasi SSD PCIe
Kita mengenal SSD sebagai storage seperti harddisk notebook
Untuk format PCIe di tahun 2022 mencapai PCIe 5.0 atau NVMe

Apa arti PCie 5.0
Karena SSD membutuhkan kecepatan transfer lebih tinggi.
Jalur sebelumnya melalui kabel SATA, tapi terbatas sampai 500MB/s.
Jalur tercepat melalui slot PCIe pada computer, notebook.

Motherboard memberikan slot PCIe yang langsung terhubung ke CPU.
Jadi motherboard dan CPU juga mengikuti teknologi dari generasi PCIe.

Bila teknologi PCie 5.0, dukungan ada di generasi procesor terbaru seperti AMD Ryzen 7000 dan Intel Gen12.
Disain seperti socket di motherboard, yang dapat dipasang dengan SSD NVMe.

Bila slot NVMe memiliki dukungan PCIe 5.0, apakah bekerja dengan PCIe versi dibawahnya misal NVMe PCIe 4.0.
Tidak masalah, tapi speed mengikuti kecepatan PCIe 4.0 dan bekerja dengan kecepatan maksimum..

Bila kita mengunakan PCIe 4.0 SSD NVMe, dan dipasang ke motherboard dengan procesor yang mendukung PCIe 3.0. Tidak masalah, tapi kecepatan transfer SSD yang terpasang hanya bekerja separuh dari kecepatan maksimum.





Kecepatan di tiap generasi PCie berbeda, dan kecepatan meningkat 2x di setiap generasi.

PCIe Revision	x1 Lane	x2 Lanes	x4 Lanes
1.0/1.1	250 MB/s	500 MB/s	1 GB/s
2.0/2.1	500 MB/s	1 GB/s	2 GB/s
3.0/3.1	1 GB/s	2 GB/s	4 GB/s
4.0	2 GB/s	4 GB/s	8 GB/s
5.0	4 GB/s	8 GB/s	16 GB/s

Angka diatas adalah teori, rentang kecepatan transfer tidak jauh dari spesifikasi yang ditentukan, bisa saja mendekati.
SSD NVMe PCIe 5.0, mencapai kecepatan transfer 14GB perdetik, walau kecepatan maksimum PCIe 5.0 mencapai 16GB/s.
Dibanding SSD NVMe PCie 4.0 rata rata sekitar 7GB/s
Dibanding SSD terhubung dengan kabel SATA hanya 500MB/s atau 0,5GB/s.



Kecepatan transfer harus di imbangi dengan kemampuan chip yang menampung data yaitu chip NAND sebagai chip untuk menyimpan.
PCIe 5.0 membutuhkan chip NAND generasi baru yang lebih cepat, mencapai diatas 200MT/s

Evolusi disain SSD memiliki form factor berbeda beda. Dari SATA, M0-297, MO-300, M.2, NVMe dan beberapa model lain dibuat dengan disain khusus.
Masing masing port yang dipakai memiliki fungsi khusus sesuai kebutuhan computer.
Sebelum mengenal lebih jauh, antara bentuk dan transfer dibagi antara NVME dan SATA untuk transfer, sedangkan bentuknya seperti card M.2 atau storage 3,5 inci untuk SATA.

Perbedaan NVMe, M2 dan SATA

SATA seperti harddisk, didalam mengunakan chip untuk mengantikan platter.
Transfer mengunakan port SATA, tapi terbatas sampai 500MB/s, SATA tidak berubah dengan kecepatan maksimum tersebut.
Untuk penghubung dari computer ke storage, mengunakan kabel. Atau di notebook dapat berbentuk slot SATA.
Rata computer telah mendukung SATA 3.0.

Ukuran SATA 1.8 dan 2.5 inch. Keduanya sama hanya ukuran board lebih kecil. SSD SATA dapat dirakit dengan case dan bentuknnya tipis seperti harddisk.
Sedangkan 1.8 inch lebih kecil. Umumnya digunakan pada perangkat portabel seperti ultrabook yang ringan.

Port SATA 1.8 inch memiliki ukuran lebih kecil dan tipis.



NVMe SSD
Melalui jalur PCIe, kecepatan transfer tertinggi mengikuti disain board, CPU terbaru.
Menjadi standar di tahun 2021 adalah PCIe 4.0, mencapai 7,5GB/s (maksimum)
Tahun 2023, PCIe 5.0 mencapai 10-12GB/s, masih menunggu chip NAND yang mendukung kecepatan tinggi seperti NAND 232 layer.

M.2 SSD
Berada antara PCIe NVMe atau SATA, dengan bentuk fisiknya seperti Card NVMe.
Bentuknya fisiknya terhubung ke slot, tapi kecepatannya adalah SATA.


Bila sebuah perangkat menyebut slot M.2, harus diperiksa apakah kecepatannya mendukung NVMe atau SATA saja.
Bentuk yang sama seperti card storage NVMe dan M2 hanya ukuran saja, interface atau penghubung yang berbeda dari SATA dan NVMe.

SSD PCIe.
Memiliki bentuk seperti card. Tidak lagi melewati kabel SATA seperti harddisk. Tapi melalui jalur slot pada board, walau model ini sudah ditinggalkan.



Disain lain dari ukuran MO-297. Slot yang digunakan tetap dengan kabel SATA.

Hanya ukurannya lebih pendek, separuh dari ukuran SSD 2.5 inch. Ukurannya dari 54x39mm.



Dibawah ini perbedaan antara konektor SSD biasa dengan ukuran SSD Small Form Factor yang lebih kecil



Yang lain disebut mSATA.
mSATA adalah singkatan Mini SATA. Konektor dari kedua SSD dibawah ini mengunakan jenis konektor yang sama.

Hanya ukuran board SSD ada yang dibuat lebih pendek atau panjang.
Menyediakan 2 pembagian slot seperti SATA.



M.2 vs NVMe keduanya berbeda, fisik terlihat sama
Kebutuhan perangkat elektronik semakin kecil dan dirancang konektor port SSD pada tahun 2012.

NVMe (non-volatile memory express) adalah protokol dari sebuah host controller dan storage controller.


NVMe memetakan perintah output dan input melalui jalur PCIe. Artinya langsung terhubung di PCIe

M.2 adalah protokol, bentuk (form factor) dan tipe socket slot.
Menjadi bagian di dalam NVMe. Awalnya M.2 mengunakan nama Next Generation Form Factor (NGFF). Port yang satu ini memiliki 2 fungsi, kompatibel dengan SATA dan PCIe. M.2 masih tersedia di jajaran SATA.

M.2 memiliki bentuk slot untuk slot storage di motherboard, dan notebook kelas premium.
Hanya bentuknya saja berbeda, tapi kinerjanya sama seperti storage SATA SSD atau NVMe.

M2 memiliki protokol dari PCIe Express 3.0 (sampai 4 lanes), SATA dan USB 3.0

Dibawah ini salah satu disain, tapi ukuran pin slot memiliki disain berbeda. Paling umum memiliki 3 pembagian pin



Bentuk slot M2.



M.3 dengan modul NF1
Tahun 2018, Samsung menampilkan model form SSD M3. Memiliki slot untuk rack mounting server, dengan 2 jalur chip untuk menampung kapasitas chip SSD lebih banyak. Ukuran berbeda dengan M.2, dengan separuh lebih lebar.
Mengunakan jalur PCIe 4.0 x4, lebih umum sebagai produk SSD storage Rack Mounting pada server.
Model ini tidak umum untuk kelas PC /  Notebook.

NVMe PCIe

SSD sudah dikemas dalam bentuk PCIe card. Menjadi storage paling umum saat ini.
Dapat disebut dengan NVMe PCIe, dapat dipasang dengan adaptor PCIe NVME, atau beberapa produsen menempatkan slot untuk NVME di motherboard.
Atau kita mengenal sebagai Adaptor Card.



NVme mengunakan koneksi langsung ke CPU seperti VGA card. Mengunakan jalur PCIE atau port PCIe di VGA
Kecepatan mengikuti tipe adaptor terhubung ke jalur PCIe 1x, PCIe 4x, PCIe 16x
Dan versi teknologi PCIe versi 2, PCIE 3.0 atau yang tercepat (2019) PCIe 4.0 dan PCie 5 (2022)
Karena Intel dan AMD telah mendukung storage PCie 5.0.
Semakin besar jalur yang dipakai, semakin cepat kecepatan transfer storage.

Bentuk NVMe SSD ada pada gambar kedua, adalah disain paling umum yang kita temui.
Model card gambar pertama langsung terhubung ke slot PCIe, dan gambar kedua terhubung ke slot NVMe di motherboard.



Terakhir adalah disain custom. Ada yang dibuat dalam bentuk memory modul. Tapi SSD custom untuk SSD memory modul adalah storage SSD dan bukan RAM chip.

Power diambil dari slot DIMM RAM. Disain lainnya mengikuti kebutuhan bagi perangkat elektronik. Bisa terhubung ke PATA port, disain custom untuk perangkat khusus dan lainnya.



SSD SAS
SSD performa dibuat dengan interface SAS. Bentuknya hampir sama, tetapi disain konektor dan controller berbeda dibanding SSD SATA. Port SAS memiliki plastik terhubung dibagian tengah. Konektor SAS memiliki beberapa model berbeda.

XFMExpress (2019)

Kombinsi dari M.2 dengan BGA chip.
Toshiba memperkenalkan XFMExpress, mengambil kemampuan 2 disain dari M.2 SSD dan BGA SSD.
Uniknya disain memory storage chip tersebut dapat di lepas pasang.
Target pasar untuk perangkat ultra compact, iOT dan perangkat kecil yang menyatu.

Storage chip memory XFMExpress dapat dilepas pasang, baik dengan sistem kunci penutup, atau bentuknya seperti SDcard.



Kecepatan yang ditawarkan mengunakan 1, 2 atau 4 jalur di PCIe 3.0 dan PCIe 4.0
Sedangkan kecepatan tranfer mencapai 1GB/s di 1 lane, 2GB/s 2 Lane, 4GB/s 4 Lane ketika perangkat mengunakan jalur PCIe 3.0
Mungkin kecepatan akan meningkat 2x lebih cepat bila dipasang ke PCIe 4.0, setidaknya dapat mencapai 8GB/s

Mengapa Toshiba membuat XFMExpress.
Idenya sederhana, sebuah storage mengunakan chip memory.
Teknologi memory membuat kapasitas chip semakin besar.
Bila penguna ingin memasang SSD kapasitas 500GB, dan tahun depan ingin menambah kapasitas menjadi 1TB. Maka unit lama harus diganti dengan unit baru. Karena chip BGA sebagai chip storage menyatu dengan kontroller board.

XFMExpress memindahkan unit Chip BGA di luar kontroller dan dapat dilepas pasang.
Seperti keterangan pada gambar 1, yang diganti adalah unit chip BGA yang dikepas seperti card kecil. Sedangkan kontroller dibuat terpisah dengan memory modul chip.

Perbedaan SSD storage yang murah dan mahal.

Perbedaan SSD dapat dilihat dari kecepatan tranfer, tapi bagian penting adalah IOPS bila penguna membutuhkan performa.
Dan kemampuan chip generasi terbaru untuk mentransfer data, disebut kecepatan MT

IOPS
Singkatan Input/Output Operations Per Second (IOPS). Biasanya tertulis dengan Read IOPS berapa dan Write IOPS berapa. Angka tersebut diambil dari rata rata pengunaan, semakin besar angka IOPS semakin cepat.
Ada 2 perbedaan angka IOPS yaitu untuk Read dan Write. Intinya kemampuan SSD dengan IOPS semakin besar maka semakin cepat menangani data untuk membaca dan menulis di chip.

MT/s
Chip NAND yang digunakan, dibuat produsen untuk dikemas menjadi SSD NVMe.
Tipe chip NAND mengikuti kebutuhan transfer SSD NVMe
NVMe PCie 5.0 dapat mengunakan chip 2400 MT/s mencapai kecepatan transfer maksium 12GB/s
Tahun 2023, chip NAND 2400MT/s masih belum banyak di produksi. Mungkin di akhir tahun 2023, produk SSD NVMe PCIe 5.0 lebih mudah ditemui.
Generasi chip NAND selanjutnya akan mendukung PCIe 6.0. Tapi kita tidak tahu produsen apa yang akan membuat.

Write Cycles
Di SSD disebut Write Cycles. Karena mengunakan chip maka umur chip akan terus menurun kemampuannya setiap kali di write atau ketika di isi dengan data baru.
SSD dikelompokan dalam grup halaman cell chip, dan di kelompokan dalam blok. Ketika blok memory perlu di isi data, seluruh blok perlu di hapus. Setiap  blok dihapus dan di tulis kembali disebut Write cycles.
Karena memiliki jumlah terbatas dalam penulisan, sampai akhirnya data tidak bisa ditulis kembali.
Spesifikasi SSD akan tertulis TBW, TerraByte Write. Angka tersebut untuk menunjukan berapa banyak data dapat disimpan ke SSD sampai chip SSD satu persatu mulai rusak.

Produsen SSD telah mengurangi bagian ini, agar SSD lebih awet umurnya. Menerapkan dengan teknik level, tujuannya sama untuk mengurangi proses penulisan SSD di dalam blok chip sehingga usia SSD semakin awet.
Write Cycles tidak terlalu penting bagi penguna biasa, hanya perlu dipertimbangkan bagi perusahaan bisnis atau data server karena kebutuhan menulis data sangat besar dalam hitungan GB setiap hari.

TRIM
Trim adalah dukungan yang muncul beberapa tahun lalu. Sampai saat ini sebutan TRIM masih membingungkan penguna perangkat SSD. TRIM sebanarnya metode dalam mencegah penurunan SSD dari waktu pemakaian.



Chip di SSD harus dihapus sebelum di tulis. Bagaimana bila block memory di chip masih setengah terisi. Apakah bisa di isi dengan data setengah lainnya.

SSD berbeda, data yang separuh harus di ambil dahulu, lalu dikosongkan dan ditulis dengan data yang separuh ditambah dengan data baru. Langkahnya Backup-Delete-Rewrite.

Dengan teknik TRIM, SSD dapat menghapus bagian tertentu di dalam blok. Dengan teknik ini, data baru tidak perlu melakukan proses seperti teknik sebelumnya. Dan cell chip yang berisi data tapi tidak dipakai tetap dibiarkan, dan SSD mengisi bagian chip kosong lain.
Bila kita ingin SSD lebih awet, fitur TRIM sebaiknya diaktifkan.



MTBF SSD
Berbeda dengan Harddisk MTBF diberikan dalam waktu, misalnya 1 juta jam.
1 juta jam diartikan SSD dapat bekerja sesuai batas usia pakai juga dipengaruhi usia penulisan data.
Bila SSD tidak dipakai, tentu saja awet dan dapat bekerja dalam angka teori 1 juta jam.
Tapi SSD yang terus menerus di Write, usianya tidak akan mencapai 1 juta jam.

MTBF SSD bukan waktu pengoperasian dalam hitungan waktu.
Biasanya usia pakai SSD dipengaruhi untuk data ditulis dalam 1 PB atau PetaByte atau TBW (Terra Byte Write).
Artinya usia SSD lebih cepat rusak bila di Write (ditulis) data. Sedangkan Read (membaca) data tidak masuk dalam perhitungan umur SSD.
Untuk itu SSD tidak boleh di defrag, sedangkan harddisk memang perlu dilakukan defrag
Bila computer memiliki SSD dan hard disk, dapat memanfaatkan harddisk sebagai tempat temporary file.
Agar beban penulisan data  / Write di SSD dapat dikurangi.
Menghindari Hibernate di Windows, ketika Windows di sleep dengan penulisan data sangat besar ke SSD.

Controller SSD
Produsen SSD mengambil chip controller dari produsen lain. Controller chip adalah pengatur dari data di SSD, dari menulis, membaca sampai membersihkan sampah data dan lainnya.
Controller SSD dibuat oleh masing masing produsen dengan teknologi berbeda.

Ada yang perlu diperhatikan, umumnya SSD dengan kapasitas besar dan teknologi baru mengunakan tipe controller dengan beberapa channel (kanal).
Fungsinya trafik dari SSD ke computer menjadi lebih cepat bila kanal yang dimiliki lebih banyak

Masing masing Controller memiliki perbedaan, tetapi yang terpenting adalah kecepatan dalam Read dan Write yang perlu ditangani oleh controller SSD.

SLC, MLC dan TLC dan QLC
Teknologi chip SSD disebut dengan NAND Flash. Dan chip storage dikembangkan dengan cara berbeda dari beberapaa generasi SSD.

SLC adalah single layer, menjadi SSD paling cepat dan handal. Tetapi tipe SLC saat ini dibuat terbatas. Biaya produksi chip terlalu mahal, dan digunakan untuk kalangan industri dan bisnis.
MLC adalah multi, memiliki usia dibawah SLC, walau prakteknya tidak seperti itu. MLC sama handal seperti SLC, saat ini produsen chip mulai mengurangi pembuatan tipe chip MLC
TLC, Triple atau 3 dimensi. Membuat sistem chip menumpuk membentuk lapis demi lapis chip. Teknologi TLC dikembangkan agar sebuah chip dapat menampung lebih banyak data (Cell). Dahulu TLC diragukan karena kurang handal dan lebih cepat rusak. Tetapi sekarang ini pengembangan SSD lebih banyak mengunakan TLC. Lebih murah untuk diproduksi dengan satu chip yang kapasitasnya lebih besar.
QLC, juga dimanfaatkan untuk SSD, dengan meningkatkan kepadatan sel chip NAND membuat biaya produksi lebih murah. Awalnya chip QLC disebut lebih rendah kualitasnya dibanding TLC, dan produsen menempatkan angkat TBW lebih rendah. Prakteknya bisa saja usia pakai lebih lama.

SSD SDRAM buffer atau tanpa buffer
Seperti harddisk memiliki buffer untuk menampung data sebelum di tulis ke harddisk, serta alokasi data yang ada antara storage SSD ke computer akan dijembatani (ditampung) sementara di bagian SDRAM.
SSD ada yang mengunakan buffer SDRAM sebagai buffer, tetapi model low end ditawarkan tanpa SDRAM.

Yang versi tanpa SDRAM disebutkan lebih lambat, tetapi seberapa jauh kelambatan SSD tersebut. Ketika kita mengatakan chip semua tidak ada yang bergerak. Yang ada hanya data digital.
Jadi hanya beberapa penguna yang memang memerlukan SSD dengan buffer SDRAM. Karena kebutuhan kelambatan tranfer data setidaknya dapat lebih cepat dengan buffer SDRAM.
Dan SSD dengan buffer SDRAM umumnya dijual lebih mahal dan dibuat untuk produk SSD profesional.

Yang lain tidak masalah, sedikit lebih lambat tranfer data harus menunggu ditulis ke dalam Chip NAND Flash. Perbedaan memang ada antara SSD dengan Buffer SDRAM atau tidak.



Intinya bila kita tidak terlalu peduli dengan kecepatan, seperti pemakaian SSD untuk pengunaan biasa. Kelambatan tidak terlalu terasa.

Produsen computer membuat desain motherboard tapi tidak memiliki port di atas motherboard. Colorfull 3 slot SSD NVMe bila tidak mengunakan port SATA. MSI B650M Project Zero tertutup plat. Praktis kabel tidak tampak di atas motherboard.

StarTech U.2 NVMe mengunakan jalur yang sama, seperti PCIe 1 atau versi 2. Untuk SSD SATA berukuran 2,5 inci. Adaptor StarTech U.2 NVMe menjadi solusi untuk biaya dan meningkatkan performa SSD. Seperti kebutuhan storage server atau workstation.

Ketika membeli SSD, yang dilihat adalah performa kecepatan read dan write. Setiap produsen mengeluarkan satu model SSD dengan berbagai kapasitas. Mengapa SSD kapasitas lebih kecil untuk model yang sama, memiliki performat lebih lambat. Sedangkan kapasitas besar memiliki kecepatan transfer maksimum

Banyak produk tampil di media internet, khususnya SSD storage.Pasar SSD di Austria dan Jerman, disana terdapat 298 model SSD. Lalu tipe SSD apa yang benar benar dijual ke pasar Eropa, apakah SSD SATA, SSD PCIe, SSD M.2

Berapa kecepatan tranfer tertinggi untuk SSD. Untuk kecepatan tertinggi bukan di interface SATA, tapi melalui jalur PCIe. SSD dengan interface SATA 6Gbps hanya mencapai kecepatan 500MB/s tapi tidak melewati angka 600MB/s. Batas kecepatan SATA hanya sampai disana

ioDrive Octal memiliki tranfer data 6GB/s dan dapat dikemas sampai 5,12TB dengan single PCIe SSD. Kecepatan tranfer read 12x dari SSD, dan write 8x dari SSD standar 6Gbps.

SSD terkait dengan 3 bagian penting, dari Troughput, IOPS dan Latency. Berbeda dengan harddisk, kecepatan transfer SSD adalah konstan. Apa hubungannya dengan IOPS, kecepatan transfer dan latency SSD dibanding Harddisk.