Полупроводниково дисково устройство (, SSD) или статично дисково устройство е енергонезависима компютърна памет, основаваща се на технологията на флашпаметите. Те не съдържат подвижни механични части, за разлика от твърдите дискове (HDD), и това елиминира закъснението при четене на информация и повишава значително скоростите на работа.

Етимология Наименованието „solid state“ се дължи на историческото развитие в електрониката и означава, че като градивен материал е използван полупроводник (силиций), който заменя вакуумните електронни лампи.

В сравнение с електромеханичните твърди дискове, SSD дисковете обикновено са по-устойчиви на физически удари, работят безшумно и имат по-бързо време за достъп и по-ниска латентност. SSD дисковете съхраняват данни в полупроводникови клетки. От 2019 г. клетките могат да съдържат между 1 и 4 бита данни. SSD устройствата за съхранение се различават по своите свойства в зависимост от броя на битовете, съхранявани във всяка клетка, като еднобитовите клетки („Single Level Cells“ или „SLC“) обикновено са най-надеждният, издръжлив, бърз и скъп тип в сравнение с 2- и 3-битови клетки („Multi-Level Cells/MLC“ и „Triple-Level Cells/TLC“) и накрая четирибитови клетки („QLC“), които се използват за потребителски устройства, които не изискват такива екстремни свойства и са най-евтините за гигабайт от четирите. В допълнение, 3D XPoint паметта (продавана от Intel под марката Optane) съхранява данни чрез промяна на електрическото съпротивление на клетките, вместо да съхранява електрически заряди в клетките, а SSD, направени от RAM, могат да се използват за висока скорост, когато данните остават след захранване загуба не се изисква или може да използва захранване от батерията за запазване на данни, когато обичайният източник на захранване не е наличен. Хибридни устройства или хибридни твърдотелни устройства (SSHD), като например Fusion Drive на Apple, комбинират функции на SSD и твърди дискове в едно и също устройство, използвайки флаш памет и твърд диск, за да подобрят производителността на често достъпни данни. Bcache позволява да се постигне подобен ефект само в софтуера, като се използват комбинации от специални обикновени SSD и HDD.

История Ранни статични дискове Първите SSD-та възникват през 1950 г., в резултат на две основни технологии (феритна памет ​​и кондензатори, използвани в режим на четене за съхранение на информация (CCROS)). Наричани от съвременниците си „спомагателни блокове памет“, те използват първоначално при разработката на първите компютри с електронни лампи. С въвеждането на по-евтините барабанни устройства за съхранение на информация използването им се преустановява. 

През 1970 и 1980 г. статични дискове се използват в едни от първите суперкомпютри на IBM, Amdahl и Cray. Тяхната употреба обаче е рядка, заради прекалено високата им цена. В края на 1970 г. General Instruments произвеждат електрически променлив ROM (EAROM), който се прилага в по-късната NAND флашпамет. През 1976 г. Dataram започва продажба на устройство, наречено Bulk Core, което предоставя до 2 MB за съхранение. През 1978 г. Texas Memory Systems въвежда 16 kB RAM статичен диск, използван от нефтени компании при обработка на сеизмични данни. На следващата година StorageTek разработва първия твърд диск с RAM.

Sharp PC-5000, представен през 1983 г., използва 128-килобайтови полупроводникови касети за запаметяване. През 1984 г. Tallgrass Technologies Corporation имат лентово устройство за съхранение на данни 40 MB и вградено полупроводниково дисково устройство 20 MB, като 20 MB модул може да се използва вместо твърд диск. През септември 1986 г. Santa Clara Systems представя BatRam, 4 мегабайтова система за съхранение на данни, която може да се разширява до 20 MB, като се използват 4 MB модули памет. Пакетът включва акумулаторна батерия, за да се запази съдържанието на чипа при липса на захранване. През 1987 г. EMC Corporation (EMC) навлиза на пазара на статични дискове с устройства, предназначени за пазара на мини-компютрите. Въпреки това, от 1993 EMC излиза от пазара на полупроводникови дискове.

Софтуерно базирани RAM дискове все още се използват от 2009 г., тъй като са много по-бързи от другите технологии, въпреки че консумират ресурси на процесора и 1 GB памет струва много повече. 

Флаш-базирани статични дискове През 1983 г. Psion MC 400 Mobile Computer включва четири гнезда за преносима памет под формата на флаш-базирани полупроводникови дискове, използвайки същия вид карти флашпамет, използвани от Psion Series 3. Флаш модулите имат ограничението, че трябва да се преформатират изцяло, за да възстановят мястото от изтрити или променени файлове. Стари версии на файлове, които са били изтрити или променени, продължават да заемат място, докато модулът не бъде форматиран.

През 1991 г. SanDisk Corporation създава 20 MB полупроводниково дисково устройство, което се продава за $ 1000.

През 1994 г. STEC Inc. купува Cirrus Logic флаш контролер, което позволява на компанията да навлезе в бизнеса с флаш памет за потребителски електронни устройства. 

През 1995 г. M-Systems представя флаш-базирани полупроводникови дискове. Те имат предимството, че не се изискват батерии за поддържане на данните в паметта (изисквани от предходни системи), но не са били толкова бързи, колкото на решения, базирани на динамична памет. Оттогава статичните дискове се използват успешно като алтернатива на твърдите устройства от военните и в космическата промишленост, както и за други критични приложения. Те се прилагат заради тяхната способност да издържат на екстремни удари, вибрации и температурни разлики. 

През 1999 г. BiTMICRO прави редица нововъведения и съобщения за флаш-базирани статични дискове, включително и 18 GB 3,5-инчов. 

През 2007 г. Fusion-IO обяви PCIe-базирани SSD със 100 000 входно-изходни операции в секунда (IOPS) на производителността в една карта, с капацитет до 320 GB. 

На Cebit 2009 OCZ Technology демонстрираха 1 терабайт (TB) флаш SSD с PCI Express х 8 интерфейс. Той постига максимална скорост на запис от 654 MB/s и максимална скорост на четене от 712 MB/s. 

През декември 2009 г. Micron Technology обяви полупроводников диск с интерфейс SATA със скорост 6 гигабита в секунда (Gbit/s).

Корпоративни флашпамети Корпоративните флашпамети (EFDs) са предназначени за приложения, изискващи висока I/O производителност (IOPS), надеждност, енергийна ефективност и най-вече безпроблемна работа. В повечето случаи един EFD е статичен диск с по-добри характеристики от тези, които обичайно се използват в преносимите компютри. Терминът се използва за първи път от EMC през януари 2008 г., за да им помогне да идентифицират производители на статични дискове, които ще предоставят продукти, отговарящи на тези по-високи стандарти. Няма стандартизационни органи, които контролират определянето на EFDs, така че всеки производител може твърди, че произвежда EFDs, но не е сигурно, че те действително отговарят на изискванията. 

Архитектура и начин на работа Ключовите компоненти на всеки статичен диск са контролерът и паметта за съхраняване на данни. Основният компонент на паметта е DRAM, като от 2009 г. се използва NAND памет.

Контролер Всеки полупроводников диск включва контролер, който управлява електрониката, необходима за свързване на NAND компонентите от паметта с хост компютъра. Контролерът представлява вграден микропроцесор, който изпълнява код на ниво фърмуер, което го прави един от най-важните фактори за бързодействието на дисковете. Някои от функциите на контролера са: Error-correcting code (ECC) Wear levelling Маркиране на лошите сектори Read scrubbing and read disturb management Кеш-памет Garbage collection Шифроване Производителността на един статичен диск е пропорционална на количеството паралелни NAND чипове, използвани в устройството. Единичният NAND чип е относително бавен поради тесния (8/16 бита) асинхронен I/O интерфейс, както и с допълнителна висока латентност при основните I/O операции. Когато в един диск работят паралелно множество NAND устройства, честотата се мащабира и високата латентност може да се скрие, стига да има достатъчно чакащи операции и натоварването е разпределено по равно между различните устройства.

Памет Базирани на флашпамет Повечето производители на статични дискове използват енергонезависима NAND флашпамет, заради по-ниската цена в сравнение с динамичната и способността ѝ да запазва данните си дори и без постоянен източник на енергия, което гарантира сигурност на данните дори и при внезапни изключвания на захранването. Пполупроводниковите дискове, базирани на флашпамет, са по-бавни от решенията с динамична памет, а някои по-ранни модели след продължителна употреба дори стават по-бавни от стандартните твърди дискове. Този проблем бе решен от контролери, появили се след 2009 г.

Базирани на динамична памет Статичните дискове, базирани на променлива памет като DRAM се характеризират със свръх-бърз достъп до данните, най-често под 10 μs, и най-често се използват за ускоряване на приложения, които иначе биха пострадали от латентността на флаш-базираните статични или традиционните твърди дискове. Базираните на динамична памет полупроводникови дискове обикновено включват или вътрешна батерия, или външен адаптер за променлив и прав ток и системи за съхранение на архиви, за да може да се гарантира сигурността на данните когато не се подава захранване към диска от външни източници. Ако спре захранването, батерията ще го осигури докато цялата информация се копира от паметта с произволен достъп към резервно съхраняване. Когато бъде възстановено захранването, информацията се копира обратно към оперативната памет от резервното копие и статичния диск възстановява нормалната си работа (подобно на хибернацията при модерните операционни системи). Полупроводниковите дискове от този тип обикновено се комбинират с DRAM модули от същия тип, използвани при нормалните персонални компютри и сървъри, като те могат да се сменят с по-големи модули. Някои производители на статични дискове с динамична памет директно запояват чиповете към диска и не предвиждат тяхната смяна – такива са ZeusRAM, Aeon Drive и други.

Докато цените на динамична памет продължават да падат, цените на флашпаметите падат значително по-бързо. Точката, при която флаш става по-евтина от динамичната памет, е около 2004 г.

Конфигурации Размерът и формата на всяко устройство се дължат до голяма степен на размера и формата на компонентите, използвани за направата му. Традиционните твърди дискове са разработени на основата на въртящите се информационни носители, заедно с мотора (шпиндела) вътре в корпуса. В случай, че диска се състои от свързани по между си различни интегрални схеми посредством интерфейсен съединител, то формата на устройството (Размерната спецификация или типоразмерът) може да бъде всякаква, защото вече не се ограничава от формата на въртящите се вътрешни елементи. Някои статични дискове се произвеждат с по-големи шасита, като по този начин могат да бъдат монтирани на стелажи, където да бъдат подредени и използвани едновременно няколко подобни устройства. Това може да се постигне чрез свързването им с една обща шина в шасито и след това могат да бъдат ползвани с един общ съединител.„Solid State Storage 101: An introduction to Solid State Storage“. January 2009. Посетен на 9 август 2010.

Най-често в практиката се прилагат дискове с 2,5-инчова размерна спецификация (най-често използвани при лаптопите). За настолните компютри със слот за 3,5-инчов диск се използва планка, към която се прикрепя по-малкото 2,5-инчово устройство. Други видове форми и размери на статичните устройства могат да бъдат открити при прилагането им в специфични корпоративни проекти. От 2014 г., mSATA и M.2 размерните спецификации също набират популярност, най-вече сферата на лаптопите.

Стандартни форми за твърди дискове