QLC対SLC、MLC、TLC

容量2倍でも手放しで喜べないQLC NANDフラッシュ

QLC NANDフラッシュ製品がついに登場した。TLCの2倍の記憶密度を誇るQLCは、フラッシュストレージの大容量化に貢献するはずだ。にもかかわらず、その用途が限定されるのはなぜか。

公開 2018年07月20日 08時00分

更新 2020年01月17日 14時28分

著者

Antony Adshead

[Computer Weekly]

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　Micronは最近、ただでさえ頭字語が氾濫しているNANDフラッシュストレージ市場に、また新たな用語を持ち込んだ。初のQLC（Quad Level Cell）フラッシュ製品を投入したのだ。Intelも2018年後半にQLCフラッシュ製品を発売する計画だ。

　QLC、つまり4層セルは、SLC（Single Level Cell：1セル当たり1bit）に始まりMLC（Multiple Level Cell：1セル当たり2bit）そしてTLC（Triple Level Cell：1セル当たり3bit）と進化してきたフラッシュの最新世代だ。

　そもそもQLCとはどのようなものなのか。また、フラッシュストレージ市場において、QLCはどのような意味を持つのか。

　その名が示す通り、QLCはフラッシュセル1個当たり4つの0または1の状態を取ることができる。つまり、セル1個で16通りの異なる組み合わせを表現できる。その組み合わせを全て列挙すると、0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001、1010、1011、1100、1101、1110、1111だ。

　SLCは0か1かの2通り。MLCとTLCはそれぞれ4通りと8通りの状態を表現できる。よって、QLCのストレージ密度はTLCの2倍になる。これは軽視できない。

　その一方で短所も存在する。QLCは既存の世代のフラッシュよりも多くのデータを格納できるが、書き込み時の消耗が非常に激しい。

　そこでQLCはそう何度も書き換えることができない媒体になる点に、ここで少し目を向けて考えよう。これは、フラッシュストレージが異なる物理層間の電圧の流れを読み取ることに基づいており、実際の電圧の流れは量子物理学のレベルで説明できるためだ。

　一般論として、QLCは非常に狭いスペースでスイッチングと測定を行わなければならない。これは消耗による悪影響を受けるためで、電圧の読み取りの確実性が著しく下がる。従ってフラッシュに一度書き込むと、特にQLCの場合は、データの書き込み能力が文字通り失われて、データを書き換えられなくなる。

　MicronはQLCを採用した「5210 ION SSD」の性能について、それ自体の数値は公表していないが、TLCを採用した同社の「5200 ECO SSD」との性能比を発表している。例えば、ランダム読み取りは9万5000IOPSの0.8～1倍、シーケンシャル書き込みのパフォーマンスは520MBpsの0.6～0.8倍だ。

　ランダム書き込みのパフォーマンスは、2万2000IOPSの0.25倍だという。つまり約6500IOPSということになる。それでも従来のHDDに比べれば格段に速い。昔のHDDは1台当たり200IOPS前後の性能だったのだから。

　しかし、QLCドライブの泣きどころは読み書きの速度ではない。

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