Najczęstsze usterki sprzętowe w dyskach SSD

Dyski SSD nie posiadają elementów stricte mechanicznych (brak części ruchomych), co nie oznacza jednak, iż dyski tego typu nie są narażone na uszkodzenia sprzętowe, które zostaną opisane w poniższym artykule. Uszkodzenia w dyskach typu SSD można podzielić na trzy główne kategorie:

Uszkodzenia mikrokontrolera pamięci

Usterka polega na nieprawidłowej pracy (lub braku jakichkolwiek działań) mikrokontrolera odpowiedzialnego za sterowanie zapisem/odczytem oraz rejestrowanie zdarzeń do/z urządzenia. Jest to bardzo poważna awaria, ponieważ de facto nie istnieje możliwość naprawy uszkodzonego kontrolera ze względu na jego ekstremalnie małe rozmiary, nie do końca publicznie znaną architekturę fizyczną (maski oraz dokładna konstrukcja mikrokontrolera objęte są prawami patentowymi i autorskimi), a czasami również i architekturę logiczną, jak w przypadku mikrokontrolerów tworzonych specjalnie z myślą o konkretnych dyskach (brak jest wówczas nawet oficjalnej dokumentacji dotyczącej dostępnych instrukcji procesora, mapy pamięci czy chociażby zarysu fizycznej architektury). Nawet jeśli w dysku zastosowano powszechnie znany mikrokontroler, np. Marvell 88SS1074, jego diagnoza i naprawa przekracza kompetencje każdego serwisu - z wyjątkiem samego producenta lub być może specjalistycznych laboratoriów agencji rządowych (aczkolwiek i to jest wątpliwe). Aby ukazać skalę trudności można wspomnieć, iż jeden z pierwszych mikroprocesorów na świecie (Intel 4004), który pojawił się pod koniec lat 70. doczekał się pełnego cywilnego reverse-engineering dopiero 30 lat później (zrzut masek, pełne diagramy z pozycją i definicją każdego tranzystora). Tylko świetnie wyposażone i dysponujące de facto nielimitowanym budżetem agencje badawczo/szpiegowskie Związku Radzieckiego były w stanie dokonać pełnej analizy mikroprocesora zaledwie parę lat po jego premierze. W przypadku usterki mikrokontrolera, możliwa jest próba jego podmiany z wykorzystaniem sprawnego układu z tzw. dysku dawcy, ale, analogicznie jak w wypadku klasycznych dysków twardych, nie ma żadnych gwarancji, że firmware w obu dyskach będzie identyczny. W praktyce jednak mikrokontrolera nie podmienia się, a od razu przechodzi do ekstrakcji metodą chip-off bezpośrednio z kości pamięci. Procedura ta jest co prawda dosyć skomplikowana, jednak bardzo często kończy się pełnym sukcesem. Dostępne są również emulatory kontrolerów pozwalające na podpięcie się w miejsce kontrolera i pozwalające na mniej inwazyjną pracę aniżeli podczas zastosowania metody chip-off.

Uszkodzenia pamięci flash

Uszkodzenie pamięci flash to najczęstsza usterka w dyskach SSD. Co ciekawe, awaria taka nie zawsze związana jest z usterkami stricte fizycznymi, jak np. zalanie czy wysoka temperatura, a czasami po prostu z fizyczno/chemicznymi zjawiskami pseudolosowymi. Jedną z takich sytuacji (niestety dosyć powszechną) jest zjawisko zwane „parowaniem” bitów informacji bezpośrednio z warstwy fizycznej nośnika. Związane jest ono z fizycznym sposobem zapisywania informacji w komórce flash i tym, iż komórka pamięci, która długo nie była używana po prostu „gubi elektrony”, co firmware może (poprawnie!) zinterpretować jako zmiana bitu 1 na 0, doprowadzając tym samym do korupcji danych. Każda pamięć flash ma takie tendencje, jednakże problem przez wiele lat był niezauważalny (np. u użytkowników kart Flash). Ponieważ dyski SSD oferują o wiele większe powierzchnie (a co za tym idzie statystycznie większą liczbę komórek, które mogą parować) kwestia ta stała się w tym przypadku dużo bardziej istotna. Rozwiązaniem tego problemu jest cykliczne przenoszenie danych z miejsca na miejsce poprzez firmware lub poprzez system plików. Jako, iż SSD nie posiada elementów mechanicznych, nie wpływa to w istotny sposób na wydajność. W ten sposób komórki pozostają zawsze „świeże”, zaś te, które się zużyły („wear off”) mogą zostać oznaczone przez firmware jako komórki niezdatne do użytku. W przypadku uszkodzeń pamięci flash najczęściej wykonuje się zrzut pamięci metodą chip-off – poprzez bezpośrednie połączenie się z kością pamięci. Jest to operacja skomplikowana i wymagająca sporej wiedzy, odznaczająca się jednak dużą skutecznością. Zrzut odbywa się bez udziału firmware i jest czynnością przeprowadzaną w środowisku laboratoryjnym.

Uszkodzenia elektroniki

Analogicznie jak w wypadku klasycznych dysków twardych, zwarcia i inne losowe sytuacje powodują uszkodzenia elementów elektronicznych dysku. Niestety rzadko kiedy elektronikę można po prostu podmienić, chyba, iż dysk dawcy zawierał dokładnie taki sam firmware jak dysk oryginalny - w tej kwestii jednak nigdy nie można mieć pewności.