Souvent ignoré, le contrôleur est pourtant responsable en grande partie des performances d’un SSD. Remettons donc à l’honneur ce composant méconnu : quel est son rôle et pourquoi il faut s’y intéresser, même si ce n’est pas toujours chose facile.
Au moment de sélectionner un SSD pour équiper une nouvelle configuration ou donner un coup de fouet à un PC un peu vieillot, l’interface (SATA ou NVME), la capacité de stockage voire le type de mémoire Flash NAND (SLC, TLC, etc) sont les caractéristiques techniques auxquelles on prête le plus attention (surtout si on a lu notre guide d’achat spécial SSD). Mais une autre information passe trop souvent sous le radar, alors qu’elle est essentielle : l’identité du contrôleur, qui se réfère à son fournisseur et à son modèle.
Qu’est-ce qu’un contrôleur SSD ?
Placé à l’intérieur du SSD sur un petit circuit imprimé, voici un microprocesseur spécialisé… dans le contrôle (on avait deviné). Pour faire simple, tout ce qui entre dans le SSD et en sort transite par ce bout de silicium.
Plus précisément, le contrôleur organise le flot de données échangées par les puces de stockage Flash et le reste du PC, en fonction des requêtes du système d’exploitation et des logiciels notamment. Pourvu de sa propre mémoire et d’un firmware, ou micrologiciel, il exécute les instructions liées à la lecture et à l’écriture de ces données.
Un contrôleur SSD – ici un modèle Marvell – supervise les entrées/sorties et la mémoire Flash : écriture/lecture, contrôle d’erreurs, instructions spécifiques aux SSD…
Pour l’anecdote, un PC contient plusieurs contrôleurs, disséminés sur la carte mère, les barrettes RAM et tous les dispositifs de stockage.
Un contrôleur SSD, quant à lui, tient compte des particularités des cellules de mémoire Flash NAND qui composent un SSD.
Les mémoires Flash ont un gros inconvénient, comme on le sait : même les plus robustes finissent par être inopérantes au bout de plusieurs dizaines de milliers de cycles de lecture/écriture.
La commande « wear levelling » a ainsi été inventée pour répartir l’usure sur toutes les cellules mémoire et assurer une longévité accrue au SSD. C’est l’une des fonctions qui incombe au contrôleur SSD, de même que la commande Trim (qui maintient les performances) ou encore la correction d’erreurs.
Bref, le contrôleur et son firmware sont garants des performances et de la fiabilité du SSD qui les abrite, davantage que la mémoire Flash en elle-même. A tel point que deux SSD de marque différente, partageant le même contrôleur et la même version de firmware, seront souvent identiques, avec les mêmes qualités et les mêmes défauts.
Les contrôleurs les plus complets sont généralement réservés aux SSD professionnels (gamme Enterprise) les plus chers, destinés aux stations de travail, aux datacenters et aux applications associées à l’IA et au Big Data.
Spécialisation contrôleur ou mémoire ?
Hélas, la référence du contrôleur n’est pas systématiquement publiée par le fabricant du SSD. Certaines utilitaires (comme SSD-Z mais aussi parfois les logiciels fournis avec le SSD) permettent toutefois d’avoir accès à cette information.
Autre notion importante : la marque d’un SSD n’a pas de rapport avec le fournisseur du contrôleur la plupart du temps, les industriels impliqués n’étant pas les mêmes.
En effet, dans l’informatique comme dans beaucoup d’autres filières, un produit fini résulte de l’assemblage de plusieurs composants, issus d’entreprises distinctes et très spécialisées. C’est pareil pour un SSD.
D’un côté se situent les producteurs de mémoire Flash NAND, peu nombreux. Les plus importants sont Samsung, Kioxia (anciennement Toshiba Memory Corporation) et Micron.
De l’autre se trouvent les concepteurs et fournisseurs de contrôleurs. Leurs microprocesseurs, dont les plus intimes spécifications – les algorithmes du firmware notamment – sont gardées secrètes, sont présents dans tous les produits à base de mémoire Flash : carte mémoire, clé USB et bien sûr SSD.
L’approche globale de Samsung
Dans le cas du SSD, les taïwanais Phison et Silicon Motion, ainsi que l’américain Marvell, sont omniprésents. Ce sont des fournisseurs tiers (ou third-party), qui livrent leurs composants, de plus en plus intégrés (system on a chip), à la majeure partie de l’industrie.
Voici tous les contrôleurs SSD PCIe de Phison, dont le E18, qui se fait attendre : débit de 7 Go/s et un million d’entrées/sorties par seconde !
SandForce a aussi été un acteur majeur voici une dizaine d’années, alors que le SSD commençait à se populariser. Cette entreprise est depuis entrée dans le giron de Seagate et équipe les SSD de cette marque.
Samsung a choisi d’emblée une approche globale, produisant à la fois la mémoire et les contrôleurs de ses propres SSD. Et Intel a suivi la même voie.
Un bon SSD repose donc en partie sur un bon contrôleur, en sachant que la référence de ce microprocesseur peut varier, au gré des accords commerciaux et de l’approvisionnement des fournisseurs. Les performances peuvent également fluctuer, le temps que le firmware soit stabilisé.
Autant dire qu’il est difficile de s’y retrouver. Les tests réalisés par les sites spécialisés restent comme souvent une piste à privilégier pour dénicher les meilleurs SSD et donc repérer les meilleurs contrôleurs – un test rigoureux doit y faire allusion.
Enfin, il faut garder à l’esprit les prochaines améliorations. Annoncés l’an dernier, les contrôleurs NVMe prenant en charge les capacités de l’interface PCIe 4.0 x4 devraient s’introduire dans les SSD d’ici à la fin de l’année. Phison a dégainé le premier, avec le contrôleur E16 puis E18 notamment, suivi de Marvell. Et Samsung a aussi promis en début d’été un SSD compatible PCI 4.0 x4.
De quoi mieux exploiter le potentiel de la mémoire Flash NAND et faire sauter le goulet d’étranglement entre le SSD et le reste du PC. Des débits supérieurs à 7 Go/s sont à la clé, soit un gain de plus de 50 % ! Ce n’est pas forcément le plus intéressant pour les grosses configs de gamers, a-t-on coutume de dire, car les développeurs de jeu vidéo ne s’attardent pas sur cet aspect.
Digital Foundry analyse les apports possibles des SSD ultra-rapides pour le jeu vidéo : il n’est pas question que de temps de chargement, mais aussi de RAM virtuelle.
Sauf que les consoles PS5 et Xbox Series X vont bientôt faire leur apparition et que Sony et Microsoft ont fait la promotion de leur SSD. Surtout Sony, dont le SSD promet un débit de 9 Go/s en mode compressé. Or, les consoles sont le plus petit dénominateur commun sur lequel se basent les jeux multi-plateformes. Investir dans un SSD PCIe 4.0 x4 pour équiper un PC gamer haut de gamme permettrait de préparer l’avenir.
