Por que os SSD degradam? TBW, NAND, Wear Leveling e Dicas de Durabilidade

Os SSD se tornaram padrão no armazenamento de dados graças à sua velocidade, silêncio, eficiência energética e maior confiabilidade em relação aos discos rígidos tradicionais. Entretanto, toda memória flash possui uma limitação fundamental: com o tempo, ela se desgasta. O desempenho de gravação diminui, o controlador recorre mais frequentemente às células de reserva, surgem atrasos e, por fim, o dispositivo atinge seu limite de vida útil.

As causas da degradação dos SSD vão além do valor de TBW na embalagem. Fatores como o tipo de memória NAND, arquitetura das células, funcionamento do controlador, wear leveling (distribuição do desgaste), garbage collection, suporte ao TRIM e até mesmo o nível de preenchimento do drive afetam diretamente sua longevidade.

Para entender por que os SSD perdem desempenho ao longo do tempo e o que define sua durabilidade, é importante analisar a estrutura interna do dispositivo: como a NAND funciona, o que ocorre nas células durante a gravação, como o controlador combate o desgaste e por que diferentes modelos envelhecem de maneiras distintas.

Neste artigo, vamos detalhar como ocorre a degradação dos SSD, o significado de métricas como TBW e Endurance, quais algoritmos modernos prolongam o tempo de vida útil e como você pode influenciar positivamente a durabilidade do seu SSD. Também abordamos tecnologias futuras de memória não volátil, como MRAM e RRAM, que prometem superar limitações fundamentais da NAND.

Como funciona a memória NAND: células, páginas e blocos

Para entender por que os SSD perdem velocidade e vida útil, é fundamental saber como funcionam suas células de memória. A base de todo SSD é a flash NAND - um tipo de memória não volátil que armazena dados por meio de carga elétrica em um transistor de porta flutuante.

Células (cells)

Cada célula NAND é um minúsculo transistor capaz de reter uma certa quantidade de carga elétrica. A quantidade de níveis de carga determina o tipo de célula:

• SLC (1 bit, 2 estados) - mais rápida e durável.
• MLC (2 bits, 4 estados) - bom equilíbrio entre velocidade e durabilidade.
• TLC (3 bits, 8 estados) - padrão nos SSDs de consumo atuais.
• QLC (4 bits, 16 estados) - máxima densidade, menor durabilidade.

Quanto mais níveis a célula precisa reconhecer, mais difícil é ler e gravar dados - e mais rapidamente ocorre o desgaste.

Páginas (pages)

A gravação é feita em páginas, normalmente de 4 a 16 KB. Uma página pode ser escrita, mas não reescrita diretamente - primeiro é preciso apagá-la.

Blocos (blocks)

O apagamento ocorre em blocos, abrangendo dezenas ou centenas de páginas (por exemplo, 256 páginas × 16 KB = 4 MB).

Esse design significa que, para regravar uma única página, o controlador precisa mover os demais dados, apagar todo o bloco e só então gravar a nova informação.

Por que essa arquitetura importa?

• Desgaste acelerado das células
• Acúmulo de "lixo" (dados obsoletos)
• Necessidade de algoritmos de wear leveling
• Atrasos durante a gravação

Além disso, quanto mais bits cada célula armazena (TLC, QLC), mais rápido ela atinge o limite de ciclos de regravação.

Por que os SSD degradam: física do desgaste e limites de regravação

A degradação dos SSD não é mito nem falha de software, mas consequência direta do funcionamento da memória NAND. Ao contrário da RAM ou dos discos magnéticos, cada célula flash tem um número limitado de ciclos de regravação. Ao ultrapassar esse limite, ela perde a capacidade de reter a carga, resultando em perda de dados.

O principal motivo do desgaste: camada de óxido da célula

Em cada célula NAND, a carga é mantida em uma porta flutuante, isolada por uma fina camada dielétrica. Toda vez que há gravação, elétrons atravessam essa camada via tunelamento quântico, causando:

• afinamento e dano do óxido
• aumento das fugas de carga

Quando as fugas se tornam excessivas, a célula não consegue distinguir níveis de tensão - e os dados se perdem. O controlador tenta compensar elevando a tensão ou migrando os dados para áreas de reserva, mas, eventualmente, a célula é considerada defeituosa.

Mais bits por célula = desgaste acelerado

Quanto mais estados a célula armazena, mais difícil é para o controlador ler e gravar corretamente.

• SLC: 50.000-100.000 ciclos
• MLC: 3.000-10.000 ciclos
• TLC: 1.000-3.000 ciclos
• QLC: 150-500 ciclos

Por isso, SSDs TLC e QLC degradam mais rápido: precisam de maior precisão na retenção de carga, e qualquer dano ao óxido reduz essa precisão.

Desgaste desigual dos blocos

Se o SSD gravasse dados sempre nos mesmos blocos, eles falhariam em poucos meses. O controlador distribui os ciclos de gravação pelo drive (wear leveling), mas a distribuição nunca é totalmente uniforme: arquivos do sistema, cache e navegadores usam certas áreas com mais frequência, tornando esses blocos "quentes" mais propensos à falha.

Apagamento de blocos: o maior vilão do desgaste

A gravação em si não é tão prejudicial, mas o apagamento de blocos inteiros é uma operação pesada. Quanto mais frequente, mais rápido o SSD se esgota.

Degradação afeta o desempenho

• Diminuição dos blocos saudáveis
• Aumento da carga sobre os blocos restantes
• Redução da velocidade de gravação
• Menor área de cache SLC ativa
• Controlador movendo dados com maior frequência

Nos estágios finais, o SSD pode operar bem abaixo da velocidade original de fábrica.

NAND: tecnologia com limitações fundamentais

Por isso, novas memórias não voláteis surgem para eliminar os problemas de desgaste do óxido. Falaremos delas mais adiante.

TBW, DWPD e Endurance: o que significam os parâmetros de vida útil do SSD

Para avaliar a durabilidade de um SSD, fabricantes usam métricas que indicam a capacidade de regravação, dependente do tipo de NAND, qualidade do controlador e eficiência dos algoritmos internos.

TBW - Total Bytes Written

É o parâmetro mais conhecido: indica quantos terabytes podem ser gravados antes que os blocos comecem a falhar.

• 300 TBW: garante gravação de 300 TB.
• Gravando 20-30 GB por dia, mesmo 150 TBW dura mais de 10 anos.

O TBW depende do tipo de célula:

• TLC - vida útil média
• QLC - vida útil menor
• MLC - vida útil mais longa
• SLC (geralmente apenas como cache) - praticamente "eterna" em uso doméstico

DWPD - Drive Writes Per Day

Métrica comum em ambientes corporativos. Indica quantas vezes você pode gravar toda a capacidade do SSD por dia ao longo da garantia.

• 1 DWPD em SSD de 1 TB = 1 TB de gravação diária durante toda a garantia.
• 0,3 DWPD - padrão para SSDs de consumo.
• 3-10 DWPD - nível para servidores.

Endurance - indicador geral de resistência

Endurance é a capacidade geral da NAND de suportar ciclos de regravação, englobando:

• TBW
• Tipo e qualidade da NAND
• Eficiência do wear leveling
• Over-provisioning (reserva de blocos ocultos)
• Confiabilidade do controlador e firmware

Por que esses parâmetros importam?

• Avaliar quando o SSD pode começar a perder desempenho
• Quanto tempo ele funcionará de forma estável
• Com que frequência suporta grandes volumes de gravação
• Quando considerar a substituição do SSD

Lembre-se: mesmo após atingir o TBW, o SSD não para de funcionar imediatamente. Ele opera enquanto houver blocos de reserva, mas a chance de erros aumenta e o controlador precisa migrar dados com mais frequência.

Por que diferentes SSDs têm TBW variados?

• Capacidade do SSD (1 TB sempre terá TBW maior que 256 GB)
• Qualidade dos chips
• Presença de DRAM
• Complexidade do controlador
• Volume de over-provisioning

Por isso, a durabilidade depende não só dos ciclos de regravação, mas também de como o controlador distribui a carga entre as células - tema central do wear leveling, abordado a seguir.

Wear Leveling: como o controlador prolonga a vida útil do SSD

Se o SSD gravasse dados sempre nos mesmos blocos, até o modelo mais caro falharia em poucos meses. Por isso, todo SSD moderno utiliza wear leveling - tecnologia que distribui o desgaste de forma uniforme por todas as células NAND. Isso literalmente estende a vida útil do drive.

Por que wear leveling é essencial?

A NAND só pode ser apagada por blocos, sendo cada bloco limitado em ciclos. Se certas áreas (cache, arquivos temporários, logs do SO) forem usadas com mais frequência, degradam-se mais rápido.

O wear leveling busca "justiça" ao garantir que todos os blocos sejam usados de modo semelhante.

Dois tipos principais de wear leveling

1. Dynamic Wear Leveling

   Distribui apenas as gravações ativas - ou seja, grava novos dados nos blocos menos desgastados. Dados "frios" (raramente alterados) não são movidos, então esses blocos envelhecem mais lentamente.

2. Static Wear Leveling

   Mais avançado e eficiente. Considera todos os blocos, inclusive os com dados antigos, migrando periodicamente páginas raramente alteradas para liberar blocos e equilibrar o desgaste. Essencial para máxima durabilidade, especialmente em SSDs TLC e QLC.

Como o controlador escolhe onde gravar?

• Contagem de ciclos de regravação por bloco
• Presença de páginas defeituosas
• Carga da operação do sistema
• Espaço de reserva (over-provisioning)
• Estado do cache SLC
• Temperatura do controlador e da NAND

O algoritmo busca usar menos os blocos mais desgastados, explorar mais os blocos "frescos" e incluir blocos frios no ciclo de desgaste.

Wear leveling: impacto na durabilidade e velocidade

Sem wear leveling, o controlador teria que mover dados com mais frequência para liberar blocos, causando:

• Queda na velocidade de gravação
• Maior latência
• Piora do desempenho do cache SLC
• Mais trabalho para o garbage collection

Por isso, o wear leveling opera de forma constante e invisível, garantindo estabilidade mesmo sob uso intenso.

Por que é crítico para TLC e QLC

• Mais sensíveis à degradação do óxido
• Menor vida útil
• Perda de capacidade de retenção de carga mais rápida

Um bom wear leveling separa SSDs de qualidade das opções mais básicas.

Garbage Collection e TRIM: como o SSD libera espaço e por que isso importa

Os SSD não conseguem sobrescrever dados diretamente nas páginas existentes - antes de gravar, é preciso apagá-las. Esse apagamento ocorre apenas em blocos inteiros, por isso os SSD contam com mecanismos de limpeza: Garbage Collection (GC) e TRIM.

Esses sistemas trabalham juntos, impactando diretamente desempenho, estabilidade e vida útil do SSD.

Por que o SSD precisa de garbage collection?

Quando um arquivo é excluído no sistema operacional, o SSD não sabe automaticamente. As páginas permanecem ocupadas, mesmo que os dados não sejam mais necessários. Para gravar novos dados, o controlador precisa:

1. Identificar blocos com páginas obsoletas
2. Mover dados válidos para outro local
3. Apagar o bloco inteiro
4. Gravar os dados novos

Esse processo é chamado de Garbage Collection.

Como funciona o Garbage Collection

• Seleciona blocos com muitas páginas "lixo"
• Transfere dados válidos para novos blocos
• Apaga os blocos antigos
• Prepara-os para novas gravações

Mover dados envolve ciclos extras de gravação, acelerando o desgaste da NAND. SSDs de qualidade minimizam isso com algoritmos inteligentes e over-provisioning suficiente.

Por que o TRIM é fundamental?

O comando TRIM informa ao controlador do SSD quais páginas não possuem mais dados válidos. Quando um arquivo é excluído:

• No HDD, ele é apenas marcado como apagado
• No SSD, o sistema operacional envia o comando TRIM ao controlador, liberando essas páginas

Benefícios do TRIM:

• Permite que o GC prepare espaço livre antecipadamente
• Evita cópia de dados desnecessários
• Reduz ciclos de gravação extras
• Prolonga consideravelmente a vida útil do SSD

Sem TRIM, o desempenho cai e o desgaste aumenta.

Impacto do GC e TRIM no desempenho real

Um SSD bem gerenciado grava rapidamente graças a páginas limpas. Mas se:

• O drive está mais de 80-90% cheio
• Há gravação intensiva frequente
• TRIM ou GC são ineficazes

O SSD sofre com falta de blocos livres, queda brusca de velocidade, cache SLC esgota rápido e o controlador executa operações de limpeza pesadas.

Garbage Collection funciona mesmo sem TRIM

Isso é relevante em:

• Sistemas antigos (Windows XP, macOS antigos)
• SSDs externos via USB
• RAID sem suporte a TRIM

Nesses casos, o GC trabalha "às cegas" e com menos eficiência, prejudicando vida útil e estabilidade.

Por que a velocidade do SSD cai: cache, preenchimento e desgaste do controlador

Muitos usuários notam que o SSD fica mais lento com o tempo, especialmente na gravação. Isso nem sempre indica defeito grave - a velocidade depende do estado da NAND, espaço livre, controlador, algoritmos de limpeza e até temperatura. Veja as principais causas:

1. Esvaziamento do cache SLC

Quase todos os SSDs modernos utilizam cache SLC - uma parte da NAND operando em modo SLC (1 bit), funcionando como buffer rápido. Enquanto há cache livre:

• Gravação é muito rápida (500-3000 MB/s)
• O controlador distribui dados para a TLC/QLC

Quando o cache enche, gravação direta na TLC/QLC ocorre e:

• A velocidade cai de 5 a 10 vezes
• A programação dos níveis de carga é mais lenta
• Maior sensibilidade ao calor e desgaste

Em QLC SSDs, a velocidade pode cair para 80-150 MB/s.

2. SSD com mais de 80-90% de preenchimento

Com pouco espaço livre:

• O cache SLC reduz (parte dele é "elástica")
• Aumenta a atividade do Garbage Collection
• Mais páginas precisam ser copiadas para limpar blocos

O SSD entra em "guerra por espaço", resultando em quedas de velocidade de 20-70%.

3. Desgaste da NAND

Blocos antigos:

• Gravam mais lentamente
• Geram mais erros ECC
• Precisam de regravações
• Reduzem o desempenho em operações aleatórias

O controlador compensa erros, mas isso reduz velocidade de leitura e gravação.

4. Superaquecimento do controlador

O SSD aquece durante:

• Gravação prolongada
• Uso em notebooks sem resfriamento
• Testes de estresse ou cópia de grandes arquivos

Acima de 70-80°C, o controlador ativa o throttling para evitar danos, reduzindo drasticamente a velocidade. O superaquecimento acelera a degradação da NAND e do próprio controlador.

5. Ausência de TRIM ou GC ineficiente

Sem TRIM, o SSD trata dados apagados como existentes, gastando recursos para processá-los. Isso resulta em:

• Ciclos de garbage collection mais longos
• Mais operações de movimentação de dados
• Amplificação de gravação (write amplification)

Tudo isso reduz o desempenho.

6. Lentidão do controlador devido a desgaste ou erros

O controlador é o "cérebro" do SSD, e seu desgaste também afeta o desempenho:

• Atrasos ao abrir arquivos
• Quedas de velocidade mesmo em SSD vazio
• Valores S.M.A.R.T. instáveis

Com o tempo, o controlador precisa corrigir mais erros ECC, impactando a performance.

7. SSD ativando modos de proteção

Ao detectar erros ou problemas de energia, o SSD pode:

• Reduzir a velocidade
• Desativar parte do cache
• Limitar o paralelismo dos canais NAND
• Aumentar atrasos internos

Essas medidas protegem os dados, mas reduzem consideravelmente o desempenho.

Como verificar a saúde do SSD: S.M.A.R.T., desgaste e velocidade

Monitorar o estado do SSD permite detectar precocemente problemas de memória, controlador ou desempenho, além de indicar a proximidade do limite real do dispositivo. SSDs modernos oferecem diversas métricas diagnósticas acessíveis via softwares especializados.

S.M.A.R.T.: a principal fonte de informação

Todos os SSDs suportam S.M.A.R.T. - um conjunto de parâmetros que o controlador envia ao sistema operacional. Os principais indicadores:

1. Percentage Used / Media Wearout Indicator
   Mostra o desgaste. 0% é novo, 100% esgotado. Após 100%, o SSD ainda funciona, mas o risco de erros aumenta.
2. Total Host Writes / NAND Writes
   Indica o volume real de dados gravados, permitindo comparar com o TBW do fabricante.
3. Wear Leveling Count
   Número de ciclos de regravação. Crescimento é esperado, mas variações grandes sugerem degradação precoce.
4. Reallocated Blocks / Bad Blocks
   Número de blocos remapeados (defeituosos). Se aumentar, a NAND está falhando.
5. Uncorrectable Errors / CRC Errors
   Erros de leitura não corrigidos pelo ECC - sinal de risco de perda de dados.

Testes de velocidade: performance como sintoma

Queda de velocidade é o primeiro sinal de desgaste ou falta de blocos livres. Realize dois tipos de teste:

1. Teste de gravação sequencial
   Revela enchimento do cache SLC, velocidade de gravação direta em TLC/QLC e presença de throttling.
2. Teste de operações aleatórias 4K
   Mostra o estado do controlador, algoritmos internos e latência da NAND. Queda nesse teste indica desgaste ou problemas em GC/TRIM.

Monitoramento da temperatura do SSD

Muitos SSDs são sensíveis ao calor. Acima de 70-80°C:

• Ativam throttling
• Reduzem frequência do controlador
• Acelera o desgaste da NAND

Monitorar a temperatura ajuda a identificar problemas de dissipação térmica e ventilação inadequada.

Analisando os resultados

Se você notar:

• Aumento de blocos remapeados
• Redução do cache SLC
• Quedas de velocidade perceptíveis
• Mais erros ECC

Estes são sinais de degradação inicial. Nesse caso:

• Faça backup dos dados
• Evite gravações longas e intensas
• Controle a temperatura
• Mantenha pelo menos 15-20% de espaço livre

Diagnósticos regulares ajudam a prever o fim da vida útil do SSD e previnem perdas de dados.

Como prolongar a vida útil do SSD: dicas práticas

Embora o desgaste seja inevitável, o uso correto pode retardar significativamente a degradação e manter o desempenho elevado por anos. SSDs modernos já adotam algoritmos sofisticados, mas o usuário também faz diferença. Confira as melhores práticas para aumentar a vida útil do seu SSD:

1. Mantenha espaço livre suficiente
   Deixe pelo menos 15-20% do SSD vazio.
   Benefícios:
   • Funcionamento ideal do cache SLC
   • Eficiência do wear leveling
   • Garbage collection mais rápido
   • Menor write amplification
   Cheio a 90-95%, o SSD perde desempenho e sofre desgaste acelerado.
2. Não desative o TRIM
   TRIM é essencial para informar ao SSD quais páginas podem ser apagadas. Sem ele:
   • O controlador gasta recursos movendo dados desnecessários
   • Executa operações de apagamento mais custosas
   • NAND se desgasta mais rápido
   Garanta que o TRIM esteja ativo no sistema operacional.
3. Monitore a temperatura
   SSDs sofrem com calor. Acima de 70-80°C:
   • Ativam throttling
   • Desempenho cai
   • Desgaste acelera
   • Controlador é prejudicado
   Isso é crítico em NVMe de notebooks finos. Use dissipadores e boa ventilação.
4. Evite gravações intensas constantes
   Tarefas como edição de vídeo, VMs e grandes cópias forçam especialmente TLC e QLC. Se necessário:
   • Prefira SSDs com DRAM
   • Escolha modelos TLC ou MLC
   • Use um disco separado para arquivos de trabalho
5. Mantenha o firmware atualizado
   O firmware traz:
   • Algoritmos de wear leveling aprimorados
   • Correções de bugs
   • Otimização do cache
   • Melhor gestão térmica
   Atualizações frequentes aumentam a estabilidade e vida útil.
6. Desative a desfragmentação
   Em SSDs, ela é:
   • Desnecessária
   • Gera volumes massivos de gravação inútil
   • Acelera o desgaste
   Sistemas modernos desativam automaticamente, mas vale conferir.
7. Utilize over-provisioning (se possível)
   Reservar 5-10% de espaço não particionado permite:
   • Melhor wear leveling
   • Garbage collection eficiente
   • Gravação acelerada
8. Não use o SSD até o "último suspiro"
   Se o S.M.A.R.T. mostrar:
   • Wear Leveling Count alto
   • Aumento de blocos remapeados
   • Crescimento de erros irrecuperáveis
   Faça backup e planeje a substituição - a degradação acelera rapidamente no final.
9. Escolha SSDs conforme sua necessidade
   Tipos de memória para diferentes usos:
   • Jogos, escritório e uso diário: SSDs TLC equilibram velocidade e durabilidade.
   • Armazenamento de arquivos grandes e raramente alterados: QLC com alta capacidade e baixo custo por GB.
   • Uso profissional e gravação intensiva: SSDs com cache DRAM e TBW alto, para maior resistência e performance estável.
   • Memórias não voláteis emergentes: tecnologias como MRAM e RRAM prometem superar limitações da NAND. Saiba mais sobre MRAM e RRAM no futuro do armazenamento

Conclusão

Os SSD já são o principal meio de armazenamento de dados, oferecendo alta velocidade, acesso instantâneo à informação e baixo consumo de energia. No entanto, são suscetíveis ao desgaste natural, devido às características intrínsecas da memória NAND. As células suportam um número limitado de ciclos de regravação e, com o tempo, a degradação reduz a velocidade, aumenta os erros e sobrecarrega o controlador.

A vida útil do SSD depende do gerenciamento inteligente da memória: wear leveling, garbage collection, TRIM, cache SLC e over-provisioning prolongam significativamente sua estabilidade. O usuário pode aumentar ainda mais a durabilidade ao controlar o preenchimento do disco, temperatura, atualizar o firmware e escolher o SSD adequado para cada necessidade.

Com uso correto, até SSDs TLC e QLC podem durar muitos anos sem problemas críticos, e as novas gerações de memórias não voláteis prometem eliminar as limitações da NAND. Entender como o SSD funciona e envelhece permite aproveitar ao máximo seu potencial.