研究開発で分かるSSDの挑戦【第4回】

普通のSSDとは全然違う「CXL接続SSD」の実力　あのOptaneより速い？

SSDにインターコネクト（相互接続）規格の「CXL」を使用するための研究開発が進んでいる。Samsung Electronicsやキオクシアが公表している取り組みから、そのCXL接続SSDとは何かを探る。

公開 2023年10月27日 05時00分

著者

Jim Handy

[TechTarget]

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　SSDの研究開発において、インターコネクト（相互接続）規格「Compute Express Link」（CXL）を活用する取り組みが進んでいる。SSDにCXLを採用することで、従来のSSDとはどのような違いが生まれるのか。

　取り組みの一つは、Samsung Electronicsが2022年にプロトタイプ（原型）を示したCXL接続SSD「メモリセマンティックSSD」（MS-SSD）だ。他にもキオクシアや、韓国の研究機関による取り組みがある。

研究開発が進む「CXL接続SSD」　その実態とは

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　Samsung ElectronicsのMS-SSDのプロトタイプは、揮発性メモリの一種「DRAM」（Dynamic Random Access Memory）を16GB搭載し、SSDのデータを可能な限り多くキャッシュ（一時保管）する設計を採用している。こうした大容量のDRAMを搭載する設計は、CXL接続SSDの主流になると考えられる。

　キオクシアは、同社独自のフラッシュメモリ「XL-FLASH」を搭載したCXL接続SSDについて情報を公開した。XL-FLASHは、高速な読み書き性能に重点を置いたNAND型フラッシュメモリだ。キオクシアによれば、CXL接続SSDのデータ転送速度は、Intelが永続メモリとして提供していた「Intel Optane」より速く、揮発性メモリの一種「DRAM」（Dynamic Random Access Memory）とほぼ同じになることが期待できる。その設計はプリフェッチバッファー（CPUがデータをあらかじめキャッシュメモリに読み出しておく領域）を十分に確保している。圧縮機能によって転送するデータをより小さくすることで、SSDが必要とする帯域幅（通信路容量）を小さくし、書き込みを高速化できるという。

　Korea Advanced Institute of Science and Technology（韓国科学技術院：KAIST）の研究所、Computer Architecture and Memory Systems Laboratory（CAMEL）も、CXL接続SSDの研究開発に取り組む組織の一つだ。CAMELは、オープンソースの命令セットアーキテクチャ「RISC-V」と、ハードウェアで自動化されたフレームワーク「OpenExpress」を使用して、CXL接続SSDの性能のシミュレーションを実施した。

　CAMELのシミュレーションから明白だったのは、CXL接続SSDのレイテンシ（遅延）は、SSD内のデータのローカリティ（局所性：データ参照頻度）に大きく依存するということだ。ローカリティの程度の違いによって、レイテンシはDRAMの数倍になることもあれば、数十倍になることもあった。ローカリティが高いということは、SSDへのアクセスの大部分が、NAND型フラッシュメモリではなくSSD内のDRAMを経由することを意味するため、これは当然の結果と言える。

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Jim Handy

エレクトロニクス業界で30年以上の経験を持つ、半導体とSSDのアナリスト。うち14年間は、IT分野の調査を手掛けるDataquest（1995年に調査会社Gartnerが買収）、半導体市場の調査を実施するSemico Researchでアナリストとして勤務。Intel、National Semiconductor、Infineonなどの半導体メーカーでマーケティングと設計を担当した経歴もある。