メモリ新技術を巡る動き【後編】

Intelが構想する「144層3D NAND」「PLC」フラッシュメモリ実用化までの道のり

メモリ技術の進化は現時点でどこまで見えているのだろうか。Intelやキオクシア（旧東芝メモリ）、Western Digitalなどの動向から、144層3D NAND、PLC NANDといったメモリ新技術の動向を紹介する。

公開 2019年11月19日 05時00分

著者

Carol Sliwa

[TechTarget]

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　前編「Intelの『Optane』新世代メモリはNANDフラッシュメモリよりどれだけ優秀か？」では、「3D XPoint」技術をベースにしたIntelのメモリ「Optane」に関連する製品動向を紹介した。Intelが2020年のロードマップにおいて公表したのはOptaneに関する計画だけではない。キオクシア（旧東芝メモリ）やWestern Digitalの動きも交えつつ、NANDフラッシュメモリの新技術に関する動向を紹介する。

Optane DCPMのワークロード

　Intelで不揮発性メモリ（NVM）事業を担当するクリスティー・マン氏によれば、2019年に販売を開始したメモリモジュール「Optane DC Persistent Memory」（Optane DCPM）が早期に導入される可能性のある用途は、データベース、AI（人工知能）、アナリティクス、仮想化インフラ、ストレージなどだという。

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　Intelの広報は、米国の国立研究所であるArgonne National Laboratory、ITコンサルティング企業のT-Systems、通信事業会社Verizon Communicationsといった企業や、クラウドサービスプロバイダーなど200組織以上でPoC（概念実証）が進行しているという。

　Optane DCPMを使用した製品やサービスを開発中の主要OEM（相手先ブランドによる製造）メーカーやソフトウェアベンダー、クラウドサービスプロバイダーは少なくない。Intelの広報は、Alibaba、Cisco Systems、Dell EMC、Google、Hewlett Packard Enterprise、Microsoft、NetApp、Oracle、SAP、SASなどを挙げている。

　ITコンサルティング企業Taneja Groupでシニアアナリスト兼コンサルタントを務めるジェフ・カトウ氏は次のように話す。「OEMメーカーが増えることは、OptaneがNVM市場において将来も有望であり続けることを示唆するものであり、市場において信頼性を得るために重要だ。将来市場から放逐されないことが分かっていれば、企業は安心してOptaneを購入できる」

　Intelは最近、ニューメキシコ州リオランチョにOptaneの新しい技術開発用の生産ラインを導入したが、大量生産の計画はまだ明らかにしていない。IntelとMicron TechnologiesはOptaneのベースになるメモリ技術「3D XPoint」の共同開発を終了したものの、Intelは引き続きMicronとの協力関係を維持している。

　Optane DCPMは現在、主にサーバに利用されている。Intelによれば、大容量データを扱うコンテンツクリエイターなどが使用するワークステーションにも間もなく搭載される可能性がある。IntelのNVM事業を担当するデビッド・ランデル氏は、Optane DCPMは1CPU当たり最大3TB、ワークステーション1台当たり6TBを提供すると説明する。

フラッシュメモリは144層の3D NAND、PLCへ

　Intelのフラッシュメモリの新しい動きとしては、開発コードネーム「Arbordale+」で呼ばれる144層に積層した3D NANDフラッシュメモリをSSD（ソリッドステートドライブ）向けに投入する計画がある。IntelはArbordale+をまずは1メモリセルに4ビットを格納する「クアッドレベルセル」（QLC）として出荷し、次に1メモリセルに3ビットを格納する「トリプルレベルセル」（TLC）として出荷する計画だ。Intelによると、データ保持の方式として同社が採用している「フローティングゲート」（浮遊ゲート）方式は、競合他社が採用している「チャージトラップ」（電荷捕獲）方式と比べて、読み取りの正確性とデータの保持能力が高いという。

　IntelでOptaneの主席システムアーキテクトを務めるフランク・ハディ氏は、フローティングゲート方式は1メモリセル当たり5ビットの「ペンタレベルセル」（PLC）のNANDフラッシュメモリに拡張可能であり、その場合はQLC NANDより高密度かつ低コストになるという。

　2019年8月に開催されたフラッシュメモリの国際イベント「Flash Memory Summit」では、キオクシアとWestern Digitalも自社のPLC NANDの開発と課題について語った。キオクシアの開発には、チャージトラップとフローティングゲートの両方式が取り入れられているという。

　米国におけるキオクシアの子会社KIOXIA America（旧Toshiba Memory America）のダグ・ウォン氏は「複数ビットを1メモリセルに登載するNANDフラッシュメモリの主な課題は、データの読み書きを正常に動作させるために、しきい値電圧（電流を流すために必要な電圧）の分布を調整することだ」と話す。

　ウォン氏によると、耐久時間やデータ保持時間が短いPLCは、コールドストレージにおける読み取り集中型のアプリケーションにとって最適な選択になるという。キオクシア、Western Digital、Intelは、PLCの市場投入時期を明らかにしていない。

　ハンディ氏は次のように話す。「PLCの市場投入はまだ先のことだ。QLCは2006年に初めて登場したが、ようやく今大きな動きが出始めている。PLCも今から13年後に大きな動きを示すと考えるのが打倒だ」

　調査会社Forward Insightsの創業者で主席アナリストのグレッグ・ウォン氏は、2020年にはクラウドベンダーによるQLCの採用が広がり、2021年と2022年に大企業がそれに続くと予測する。企業におけるQLCの用途としては、コンテンツ配信ネットワーク（CDN）、アナリティクス、データベース、機械学習などがあると同氏は話す。

　Taneja Groupのカトウ氏は、ベンダー各社はQLCをデータの読み書きが低速のHDDに代わるフラッシュメモリベースのストレージ向けに売り込むと推測する。同氏は高性能が求められるアーカイブやエントリークラスのストレージとしての用途が主流になると予測している。

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メモリ新技術を巡る動き

Intelが「3D XPoint」技術をベースにした「Optane」をはじめとした次世代メモリ製品に関する2020年のロードマップを公表した。IOPS性能をさらに高めた「Optane SSD DC」シリーズや、144層の3D NANDフラッシュメモリの投入を計画している。フラッシュメモリ技術の最新動向を追う。

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