2020年01月31日 08時00分 公開
特集/連載

書き込みが遅くて耐久性が低いQLC SSDが活躍できる用途QLCにもあるオンリーワンな使い道

QLCは書き込み速度が遅く、セルを書き換えられる回数も少ない。だが用途によっては非常に有用だ。QLCの真価を引き出す使い道とは何か。

[Rene Millman,Computer Weekly]
iStock.com/rommma

 SSDをHDDと同レベルの容量にすることを目指し、ストレージベンダーはNANDフラッシュにさらに多くのデータを詰め込もうとしている。その最先端のフラッシュストレージ技術がQLC(クアッドレベルセル)だ。その名の通り、QLCは1セルに4bitを格納する。

 QLCもそれ以外のNANDフラッシュもデータを保存する方法は基本的に変わらない。電荷を使って各セルが“0”と“1”のいずれになるかを決定する。こうしたセルがシリコン基板上に数千個あり、これを使ってテラバイト規模の情報を格納する。

 最初のフラッシュは1セルに1bitを格納するよう設計された。これをSLC(シングルレベルセル)と呼ぶ。間もなくさまざまな電圧を使って複数のステートを格納できることが発見され、2bitのバイナリ情報を使って4つのステートを各セルに格納するMLC(マルチレベルセル)が誕生する。TLC(トリプルレベルセル)は1つのセルに3bitのデータを格納することでステートを8つに拡大したものだ。

 QLCは4bitのデータを使って16のステートを格納する。つまり16の異なる電圧レベルを使う。

 QLCに移行すれば、総所有コスト(TCO)が削減される。QLCドライブならば(SLC〜TLCよりも)少ないドライブ数で済むためコストが低下する。HDDと比べると最大約8倍のストレージ密度が実現する。その結果、データセンターのスペースが節約される。これは素晴らしいことのように聞こえるが、問題もある。

 PLC(ペンタレベルセル)も登場するようになったが、これについては別の記事(訳注)を参照してほしい。

訳注:Computer Weekly日本語版 11月20日号掲載の「PLC(ペンタレベルセル)フラッシュでフラッシュストレージはどう変わる?」参照。

QLC:密度が高くなれば課題も増加

 セル容量の増加は、格納できるデータ量が増加する点においては優れている。だが、課題も増える。

 セルは、書き込みごとに少し損傷する。つまり各セルには寿命がある。これを耐久性と呼び、フラッシュメモリで実行できるP/E(書き込み/消去)サイクル数で表される。

 NANDは電圧を加えることで書き込みと消去が行われる。その際、絶縁体を通じて電子が送られる。これらの電子の場所(とその量)によって、電流がソースとシンクの間をいつ流れるかが決まる。これを電圧しきい値と呼ぶ。この電圧しきい値がセルに格納するデータ(1と0)を決める。この電子の送受信が絶縁体の摩耗の原因になる。各セルのサイクルの正確な数はNANDの設計によって変わる。

 SLCのP/Eサイクルは通常約10万回だ。MLCは3万5000〜1万、TLCは5000に下がる。ただし、この数値はメーカーの努力によって継続的に改善されている。

 QLCの場合、




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