Como funciona uma SSD: guia completo e atualizado

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Trocar um disco rígido mecânico por um SSD é, hoje, uma das atualizações que mais transformam um PC ou notebook: o sistema inicia em poucos segundos, os programas abrem quase instantaneamente e tudo parece muito mais fluido. Mas, apesar de toda essa popularidade, ainda é comum a dúvida: afinal, como funciona um SSD por dentro e por que ele é tão diferente de um HDD tradicional?

Para entender de verdade o funcionamento de uma unidade de estado sólido, é preciso olhar para a arquitetura de memória do computador, os tipos de memórias flash usadas, os formatos físicos (2,5”, M.2, PCIe), as conexões, os limites de durabilidade e até tecnologias específicas como TRIM. A seguir, você vai ver tudo isso em detalhes, de forma didática e com um toque mais coloquial, mas sem deixar nada importante de fora.

Memória no computador: cache, RAM e armazenamento

Um PC moderno trabalha com três grandes “camadas” de memória: cache do processador, memória RAM e o dispositivo de armazenamento em massa (HDD ou SSD). Cada uma tem velocidade, capacidade e função bem diferentes.

A memória cache da CPU é a mais rápida de todas e fica dentro do próprio processador. As trilhas elétricas são curtíssimas, então o acesso acontece em nanosegundos. O preço a pagar é o tamanho: ela é minúscula, e os dados são substituídos o tempo todo de forma automática.

A RAM é o meio-termo entre velocidade e capacidade. Ela armazena dados dos programas e processos que estão em uso naquele momento. Também trabalha em nanosegundos, mas é mais lenta que a cache, e é volátil: desligou o PC, tudo que estava na RAM some.

O armazenamento em massa (HDD ou SSD) é onde ficam o sistema operacional, os programas, jogos e arquivos pessoais (documentos, fotos, vídeos, músicas etc.). Aqui, o foco é persistência: os dados permanecem mesmo sem energia, mas a velocidade é bem inferior à da RAM.

Num HDD comum, o acesso é medido em milissegundos e depende de partes mecânicas, como pratos girando a 5.400 ou 7.200 rpm e um braço com cabeças de leitura se movendo até o ponto certo do disco. Esse movimento físico é o grande gargalo de desempenho do sistema; por isso muitos ainda procuram como desfragmentar um disco rígido.

O que é um SSD e em que ele é diferente de um HDD

Um SSD (Solid State Drive) tem o mesmo objetivo de um disco rígido: guardar dados de forma permanente, mas faz isso usando chips de memória flash em vez de discos magnéticos giratórios. Nada de partes móveis: tudo é eletrônico.

Desde cerca de 2010, os SSDs passaram a usar massivamente memória flash NAND, parecida com a usada em pendrives e cartões, porém muito mais rápida e otimizada para uso como unidade de sistema. Essa memória é não volátil: os dados não somem quando você desliga o computador.

Se você abrir um HDD, verá uma pilha de pratos metálicos, um motor e um braço com cabeças de leitura/escrita. Antes de acessar um arquivo, os pratos precisam girar até a posição certa e a cabeça precisa se alinhar ao trilho correto, o que leva tempo.

Dentro de um SSD a história é outra: em vez de partes mecânicas, temos uma placa de circuito com memórias NAND e um controlador. A informação é gravada em células elétricas organizadas em matrizes, que permitem acesso muito rápido e sem movimento físico algum.

Arquitetura interna de um SSD: blocos, páginas e controlador

As memórias flash NAND usadas nos SSDs são compostas por transistores de porta flutuante, que conseguem armazenar cargas elétricas por longos períodos mesmo sem alimentação. Cada transistor representa um ou mais bits de informação.

Fisicamente, as células de memória são agrupadas em uma estrutura hierárquica: células formam páginas, páginas formam blocos e os blocos formam o conjunto total do chip. A capacidade do SSD depende do número total de blocos, do número de páginas por bloco e de quantos bits cabem em cada célula.

O SSD só consegue escrever dados em páginas vazias dentro de um bloco. Diferente do HDD, ele não pode simplesmente “sobrescrever” um pedaço de dado já existente. Se a página contém algo, e você quer gravar outra coisa ali, é preciso um processo de apagar e regravar o bloco inteiro.

Quando muitas páginas de um bloco são marcadas como não utilizadas (porque você apagou arquivos ou o sistema reescreveu dados), o controlador do SSD copia as páginas ainda em uso para outro lugar, apaga completamente o bloco e depois volta os dados válidos, deixando o restante do bloco com páginas vazias para futuras gravações.

Esse trabalho de reorganizar, apagar e realocar dados é feito pelo controlador do SSD, um chip especializado que gerencia wear leveling (distribuição de desgaste), correção de erro (ECC), cache, TRIM, gerenciamento de blocos ruins e tudo mais que garante desempenho e confiabilidade.

Como a informação é armazenada: bits, células e tipos de NAND

Nos transistores de porta flutuante, cada célula pode assumir diferentes níveis de carga elétrica. Em memórias mais simples, apenas dois estados são usados (carregado e descarregado), representando 0 ou 1. Em memórias mais densas, vários níveis intermediários permitem guardar múltiplos bits na mesma célula.

Dependendo de quantos bits cada célula guarda, temos diversos tipos de NAND, cada um com vantagens e desvantagens em velocidade, durabilidade e custo.

SLC (Single-Level Cell): cada célula guarda apenas 1 bit (0 ou 1). Isso traz maior velocidade, baixíssima taxa de erro, excelente durabilidade e menor consumo, mas o custo por GB é alto e a capacidade por chip é menor. Por isso, SLC praticamente desapareceu do mercado doméstico e aparece, quando muito, como cache interna em alguns SSDs profissionais.

MLC (Multi-Level Cell tradicional): aqui cada célula armazena 2 bits. A densidade aumenta e o custo cai em relação ao SLC, mas a velocidade e a vida útil são menores. Ainda assim, MLC puro costuma ser muito durável e hoje é mais comum em produtos de nicho, corporativos ou profissionais.

TLC (Triple-Level Cell): cada célula guarda 3 bits. É o tipo de memória mais comum em SSDs de consumo atualmente porque oferece boa capacidade por um preço bem mais acessível. Em troca, a resistência a ciclos de escrita é mais limitada (na casa de milhares de ciclos), o que, na prática, ainda é mais do que suficiente para o uso típico doméstico e de escritório.

QLC (Quad-Level Cell): empilha 4 bits por célula. Isso derruba ainda mais o custo por gigabyte e permite SSDs enormes com preços relativamente competitivos, mas a quantidade de ciclos de escrita suportados diminui bastante. QLC faz muito sentido para armazenar grandes volumes de dados pouco modificados, como bibliotecas de mídia, backups frios ou arquivos estáticos.

Além do número de bits por célula, a indústria evoluiu para a chamada 3D NAND, em que as células são empilhadas verticalmente em várias camadas, aumentando drasticamente a densidade sem reduzir tanto a área de cada célula. Isso ajuda a melhorar desempenho e durabilidade em comparação às antigas NAND planas.

Muitos SSDs usam ainda uma pequena área de NAND operando em modo SLC como cache. Essa região é super rápida e absorve picos de gravação; depois, os dados são movidos, em segundo plano, para a área TLC ou QLC mais lenta. Isso dá um bom ganho de responsividade em uso real.

Por que o SSD é tão mais rápido que o HDD?

A grande mágica do SSD é eliminar a mecânica. Em um HDD, cada acesso a dado exige girar pratos, mover o braço e posicionar a cabeça na trilha exata. Em um SSD, o controlador simplesmente endereça eletricamente as células, quase como acontece com a RAM, embora em outra escala de velocidade.

A latência de acesso em um HDD típico fica na casa de vários milissegundos, especialmente em acessos aleatórios. Já em um SSD, a latência cai para dezenas de microssegundos (ou menos), o que, multiplicado por milhares de acessos por segundo, faz uma diferença brutal no tempo de carregamento de programas e jogos.

Em termos de taxa de transferência, um HDD de 7.200 rpm costuma ficar por volta de 150-160 MB/s de leitura sequencial, enquanto um SSD SATA básico já passa fácil dos 500-550 MB/s. SSDs NVMe em PCIe 3.0 alcançam mais de 3.000 MB/s, e modelos em PCIe 4.0 podem bater na casa dos 7.000 MB/s em leitura sequencial.

Mas o ganho mais perceptível no dia a dia vem do desempenho em leitura e escrita aleatória, medido em IOPS (operações de entrada e saída por segundo). Aqui o SSD simplesmente dá um baile no HDD, permitindo que o sistema operacional responda muito mais rápido, mesmo em tarefas cheias de arquivos pequenos.

TRIM, desgaste e durabilidade dos SSDs

Uma diferença crítica entre SSD e HDD é como os dados são apagados. No disco rígido, o sistema pode sobrescrever diretamente um setor. No SSD, por causa da estrutura de blocos e páginas, primeiro é preciso apagar o bloco inteiro para depois gravar novamente, o que consome ciclos de escrita.

Para reduzir operações de apagar e reescrever desnecessárias, surgiu o comando TRIM. Quando você deleta um arquivo, o sistema operacional, em vez de só marcar aquele espaço como livre, avisa ao SSD, via TRIM, que aquelas páginas não contêm mais dados válidos. No Windows, por exemplo, é possível adicionar uma opção para limpar disco diretamente no menu de contexto para facilitar manutenção.

Cada célula de NAND suporta um número finito de ciclos de escrita/apagamento. Depois de muitos ciclos, a célula passa a exigir tensões maiores para gravar, até que o controlador a considera “gasta” e a aposenta, substituindo-a por células de reserva.

Os fabricantes expressam a durabilidade de várias formas, sendo as principais: TBW, MTBF e ciclos P/E. TBW (Terabytes Written) indica quantos terabytes podem ser gravados ao longo da vida útil esperada; MTBF (Mean Time Between Failures) é a média de horas de operação até uma falha estatística; e P/E (Program-Erase cycles) é o número de ciclos de programa/apagar suportados por célula.

Na prática, mesmo SSDs TLC de consumo com TBW modestos costumam aguentar muitos anos de uso comum. Testes independentes já mostraram unidades sobrevivendo a mais de 2 petabytes escritos, algo que um usuário doméstico típico demoraria décadas para alcançar.

Vantagens e desvantagens dos SSDs em relação aos HDDs

As vantagens dos SSDs são várias e bem conhecidas: velocidades de leitura/escrita muito maiores, latência baixíssima, ausência de ruído, resistência a choques, menor consumo de energia e formato físico compacto.

Como não há partes móveis, um SSD é muito mais tolerante a quedas e vibrações, algo especialmente importante em notebooks, mini PCs e consoles portáteis. Além disso, não existe aquele barulhinho de prato girando ou cabeça se movimentando: o funcionamento é totalmente silencioso.

Do lado do consumo, SSDs são bem mais econômicos do que HDDs, algo que ajuda na autonomia de baterias e na redução de calor interno do equipamento. Isso se encaixa perfeitamente com a tendência de notebooks mais finos, leves e eficientes.

Em contrapartida, ainda existem alguns pontos fracos. O primeiro é o custo por GB, que, embora tenha caído muito, segue mais alto que o dos discos rígidos, especialmente em capacidades muito grandes.

Outro ponto é que a vida útil de gravação da NAND é finita. Com o uso intenso de escrita (servidores de log, bases de dados muito ativas etc.), um SSD pode atingir o limite de TBW em menos tempo do que um HDD equivalente apresentaria falhas mecânicas. Em uso doméstico normal, isso raramente é um problema, mas é algo a se ter em mente.

Recuperar dados de um SSD defeituoso também costuma ser bem mais difícil do que em um HDD. O controlador distribui e reorganiza os dados continuamente (wear leveling), de modo que não há uma relação simples entre endereço lógico e posição física das informações. Em muitos casos de falha grave de controlador, os dados são praticamente irrecuperáveis sem equipamentos especializados e, mesmo assim, sem garantia.

Por fim, HDDs ainda oferecem capacidades máximas bem maiores, principalmente no segmento corporativo. Embora já existam SSDs gigantes de 100 TB, eles são extremamente caros; no varejo, ainda é comum que as unidades SSD acessíveis fiquem na faixa de 512 GB a 4 TB, enquanto HDDs de 8, 12, 14 TB e acima continuam mais baratos por terabyte.

Tipos de memória e tecnologia NAND em detalhes

SLC, MLC, TLC e QLC não são apenas siglas jogadas ao acaso: elas têm impacto direto na performance, na durabilidade e no preço do SSD, então vale a pena entender um pouco mais.

SLC, como vimos, guarda 1 bit por célula. É extremamente rápido e robusto, mas muito caro. Costuma aparecer como cache interna em SSDs ou em soluções industriais/hyper performance.

MLC armazena 2 bits por célula e, durante um tempo, foi muito usado em SSDs de alto desempenho para entusiastas. Ainda hoje, onde aparece, costuma ser sinônimo de excelente equilíbrio entre rapidez e vida útil, embora a um preço mais salgado.

TLC, com 3 bits por célula, é o “feijão com arroz” do mercado atual. Ele consegue unir boa capacidade, custo acessível e desempenho adequado, especialmente com ajuda de caches SLC dinâmicas e controladores modernos.

QLC, com 4 bits por célula, é ainda mais denso, voltado para armazenar muitos dados a baixo custo. A contrapartida é que a margem de erro por nível de carga é menor e a célula se desgasta mais rápido. Por isso, QLC é excelente para leitura intensiva de arquivos grandes e estáveis, mas menos ideal para ambientes de escrita constante e pesada.

A tecnologia 3D NAND veio para resolver limitações físicas da NAND plana, empilhando dezenas ou até centenas de camadas de células umas sobre as outras. Isso permite aumentar a capacidade sem reduzir demais o tamanho de cada célula, o que ajuda a manter durabilidade e confiabilidade.

Conexões e formatos físicos de SSD

Além do tipo de memória, é fundamental entender como o SSD se conecta ao computador. Isso determina não apenas o formato físico, mas também o protocolo de comunicação e o desempenho máximo esperado.

SSD SATA (2,5″ ou M.2 SATA): usa a mesma interface Serial ATA dos HDDs, normalmente em sua versão SATA III, com largura de banda teórica de 6 Gbit/s (cerca de 600 MB/s úteis). É a opção mais compatível do mercado e perfeita para substituir um HDD em notebooks e desktops mais antigos.

SSD NVMe em PCIe (M.2 ou PCIe “de placa”): usa o barramento PCI Express, muito mais rápido que SATA, e o protocolo NVMe (Non-Volatile Memory Express), projetado especificamente para memórias não voláteis. Aqui, é comum ver unidades ultrapassando 3.000 MB/s em PCIe 3.0 e passando de 7.000 MB/s em PCIe 4.0.

Os SSDs M.2 podem ser tanto SATA quanto NVMe, e o formato físico por si só não diz qual é qual. A diferença está no tipo de interface (SATA ou PCIe) e no protocolo (AHCI ou NVMe) suportados pelo slot da placa-mãe e pelo próprio SSD.

O formato M.2 é definido por códigos como 2230, 2242, 2260, 2280 e 22110, em que os dois primeiros dígitos são a largura (22 mm na maioria dos casos) e os demais indicam o comprimento, em milímetros. Antes de comprar um M.2, é essencial verificar no manual da placa-mãe ou notebook quais comprimentos e tipos (SATA ou NVMe) são suportados.

SSDs em placa PCIe “cheia” também existem, parecidos com uma placa de vídeo pequena. Eles se encaixam diretamente em slots PCIe x4 ou x8 da placa-mãe e costumam ser usados em estações de trabalho e servidores, onde há espaço e demanda por desempenho extremo.

Capacidade máxima e cenário de mercado

Do ponto de vista tecnológico, os limites de capacidade dos SSDs já são impressionantes. Existem unidades de até 100 TB para uso corporativo, voltadas a datacenters e aplicações de altíssima densidade.

No varejo, porém, a realidade é mais modesta. A maior parte dos consumidores encontra com facilidade SSDs de 512 GB, 1 TB e 2 TB, com preços cada vez mais acessíveis. Modelos de 4 TB ainda custam bem mais, mas já são viáveis para quem precisa de bastante espaço rápido.

Unidades gigantes, como SSDs de 14 TB ou mais, até existem, mas por preços proibitivos para a maioria das pessoas. Por isso, a combinação mais comum em desktops continua sendo um SSD pequeno/médio para sistema e programas e um HDD grande para arquivos volumosos que não exigem alta velocidade.

Vida útil na prática: TBW, MTBF e uso real

Embora toda NAND tenha um número finito de ciclos de escrita, isso não significa que o SSD vai “morrer” em poucos anos. Tudo depende da carga de trabalho e da qualidade do projeto do drive.

Um SSD de 1 TB com TBW de 300 TB, por exemplo, aguentaria teoricamente 300 terabytes escritos antes de chegar ao limite especificado. Se você gravar 50 GB por dia (o que é bastante para uso doméstico), levaria mais de 16 anos para atingir esse valor.

O MTBF, muitas vezes na casa de milhões de horas, é um indicador estatístico de confiabilidade, não uma garantia absoluta. Ainda assim, mostra que, em condições normais, falhas prematuras não são o esperado.

Fabricantes costumam oferecer de 3 a 5 anos de garantia em SSDs de consumo e até 10 anos em modelos profissionais. Isso já dá uma boa ideia da confiança que eles têm na própria tecnologia.

Critérios para escolher um SSD para o seu PC

Na hora de comprar um SSD, vale olhar bem além do preço. Alguns fatores fazem bastante diferença na experiência de uso e na longevidade do investimento.

Capacidade: pense em quanto espaço você realmente precisa. Para um sistema operacional moderno, mais alguns programas e jogos, 500 GB costuma ser um bom ponto de partida. Para liberar espaço facilmente, considere remover arquivos duplicados. Usuários mais modestos podem se virar com 240-256 GB, enquanto criadores de conteúdo e gamers pesados tendem a preferir 1-2 TB ou mais.

Desempenho: veja as velocidades de leitura e escrita sequencial (em MB/s) e, se possível, os valores de IOPS em leitura/escrita aleatória. SSDs SATA dificilmente passam de 560 MB/s, então qualquer valor muito acima disso indica que se trata de um modelo PCIe NVMe.

Durabilidade: confira o TBW declarado, principalmente se você vai usar o SSD para tarefas de escrita intensa (edição de vídeo 4K, VMs, bancos de dados etc.). Para uso comum, qualquer SSD de marca conhecida já oferece folga suficiente.

Interface e formato: verifique se seu computador suporta M.2 NVMe, apenas M.2 SATA ou só SSDs de 2,5″ SATA. Em notebooks, o espaço físico é crítico; em desktops, quase sempre é possível combinar vários drives.

Cachê DRAM: SSDs com DRAM própria (cache) tendem a ter desempenho mais consistente, principalmente em cargas de trabalho pesadas ou longas. Modelos DRAM-less são mais baratos, mas podem sofrer quedas de performance em gravações prolongadas.

Marca e suporte: optar por fabricantes consolidados costuma ser um bom seguro contra dor de cabeça. Marcas grandes, em geral, oferecem firmware maduro, ferramentas de monitoramento, atualizações e um RMA mais confiável em caso de problema.

SSD interno ou externo: qual faz mais sentido?

SSDs internos são ideais para acelerar o sistema operacional e os aplicativos. Você instala o drive dentro do PC ou notebook, formata, instala o sistema e pronto: ganha um salto enorme de desempenho no uso diário.

SSDs externos, normalmente conectados por USB 3.x ou Thunderbolt, são perfeitos para quem precisa de portabilidade: levar projetos, jogos, bibliotecas de mídia ou backups importantes de um computador para outro sem abrir a máquina.

Em geral, um SSD interno vai entregar desempenho máximo, principalmente se for NVMe, enquanto um SSD externo estará limitado pela interface (USB, Thunderbolt etc.). Ainda assim, mesmo via USB 3.2, ele costuma ser muito mais rápido que um HDD externo tradicional. Se quiser dicas para otimizar o sistema e liberar espaço, veja como deixar o Windows mais rápido.

O custo também muda: SSDs externos tendem a ser um pouco mais caros, já que incluem gabinete, controladora USB e cabos. Se a ideia é apenas acelerar um único computador e você não se importa em abrir a máquina, o interno costuma ser a opção mais eficiente.

Se, por outro lado, você trabalha entre vários PCs, notebooks ou consoles, um SSD externo portátil pode ser um aliado valioso, oferecendo velocidade, silêncio e resistência a impactos.

No fim das contas, entender como um SSD funciona por dentro — das células NAND ao controlador, dos formatos físicos às interfaces e limites de durabilidade — ajuda a fazer escolhas muito mais conscientes. Seja para renovar um PC antigo que ainda usa HDD, montar uma máquina nova de alto desempenho, guardar grandes bibliotecas de mídia ou trabalhar com criação de conteúdo pesado, sempre existe um tipo de SSD e uma combinação de tecnologias que se encaixam melhor nas suas necessidades e no seu bolso.