当社の SSD の NAND はさまざまであることがわかっているため、論理的に考えて、実際に最高グレードの NAND (SLC、2 番目に MLC) を入手できるかどうか疑問に思ったかもしれません。それでも、それは不可能のようです。
しかし、正確にはなぜでしょうか？
SLCとMLCとは何ですか?
ご存知かと思いますが、SSD はデータの保存に NAND フラッシュ メモリを使用しており、このメモリの基本的な構成要素は微細なメモリ セルです。 SLC と MLC の頭字語は、個々のセルが物理的に保持できるように設計されているデータ量を直接指します。 SLC はシングル レベル セルの略で、各メモリ セルが 0 または 1 のデータを 1 ビットだけ格納することを意味します。ドライブのコントローラーは 2 つの異なる電圧状態 (基本的にオフかオン) を区別するだけでよいため、データの読み取りと書き込みは驚くほど高速になります。
さらに、単純な 2 つの状態の間でセルが移行する際に電気的ストレスがほとんどかからないため、SLC NAND は驚くほど耐久性があり、物理シリコンが劣化し始める前に数万回の書き込みサイクルに耐えることができます。ただし、SLC テクノロジを使用して大量のデータを保存するために必要な物理的な設置面積は膨大であるため、大容量ドライブの製造コストは非常に高くなります。
この容量の問題を解決するために、エンジニアは MLC (マルチレベル セル メモリ) を開発しました。やや曖昧な名前にもかかわらず、MLC は、セルごとに正確に 2 ビットのデータを格納するメモリ セルを具体的に指します。 2 ビットを保存するには、フラッシュ コントローラーが 2 つだけではなく 4 つの異なる電圧レベルを管理し、正確に区別する必要があります。このデータ密度の 2 倍化により、製造コストが大幅に削減され、ドライブ容量の大幅な増加が可能となり、最終的には家庭用電化製品におけるソリッド ステート ドライブの大量採用への道が開かれました。
ただし、その代償として、素の速度と長期的な耐久性の両方が著しく低下しました。 4 つの電圧状態を正確に測定するには少し時間がかかり、電気的精度が向上するため、時間の経過とともにセルの消耗が早くなります。それでも、長年にわたり、MLC は高性能ストレージのゴールド スタンダードと考えられており、すでに MLC の下にいくつかの階層があり、それらが今日のほとんどの SSD に搭載されている NAND です。
SLC ドライブと MLC ドライブが存在しないのはなぜですか?
これらのタイプの NAND が消えた理由は、より多くの記憶領域を求めるドライブのためです。 4K ビデオ、大規模なビデオ ゲームのインストール、高解像度の写真の出現によりデジタル ファイル サイズが爆発的に増加するにつれ、消費者はますます入手しやすい価格帯で大幅に大容量のストレージ容量を要求しました。そして、純粋な SLC NAND を使用して最新の 2 テラバイトのドライブを製造するには、天文学的なコストがかかり、軽く数千ドルかかり、主流のデスクトップおよびラップトップ市場から完全に価格が外れてしまいます。誤解しないでください。それは不可能ではありません。ただ、ほとんどの人にとって正当化するには難しすぎるだけです。
安価で大容量のストレージに対する積極的な需要に応えるため、テクノロジー業界は TLC (トリプルレベル セル)、そして最終的には QLC (クアッドレベル セル NAND) に大きく舵を切りました。 TLC は 8 つの電圧状態を使用してセルあたり 3 ビットを格納しますが、QLC は 16 の異なる電圧レベルを使用して 4 ビットを単一セルに詰め込みます。
このデータ密度の劇的な増加により、ギガバイトあたりのコストは大幅に低下しましたが、生の耐久性と持続的な書き込み速度は大幅に低下しました。これらの固有の物理パフォーマンスのペナルティを隠すために、ソリッド ステート ドライブのメーカーは信じられないほど洗練されたメモリ コントローラーを開発し、擬似 SLC キャッシュとして知られる優れたソフトウェア回避策を導入しました。最新の TLC および QLC ドライブは、総容量の一部を動的に割り当てて、SLC メモリとまったく同じように動作します。初期データ転送中にこれらの高密度セルに 1 ビットを書き込むだけで、ドライブは受信ファイルを猛烈な速度で受け入れることができます。
ドライブがアイドル状態になると、そのデータはバックグラウンドで静かに、より高密度で低速な永続的な構成に移動されます。この独創的なキャッシュ方法は、日常のコンピューティング タスクの大部分に対して SLC パフォーマンスの完璧な錯覚を提供するため、メーカーは、日常の消費者向けに本物の純粋な SLC ドライブまたは MLC ドライブを大量生産する経済的正当性や実際的な市場ニーズがもはや存在しないことに気づきました。
では、私が手に入れられる最高のものは何でしょうか？
現在入手可能な絶対的に最高のパフォーマンスのソリッド ステート ストレージをお探しの場合、最良の選択肢は、特に専用のオンボード DRAM キャッシュと組み合わせた高品質 TLC NAND を利用するプレミアム PCIe NVMe ドライブを探すことです。 TLC は、過去の伝説的な SLC または MLC メモリに比べて基本的に速度が遅く、物理的な耐久性も劣りますが、最新のドライブ アーキテクチャは大幅に進化しており、基盤となるメモリの種類だけがパフォーマンスのボトルネックではなくなりました。
現在の最上位ドライブは、PCIe 第 4 世代および第 5 世代インターフェイスの膨大なデータ帯域幅を、高度なマルチコア メモリ コントローラーと組み合わせて活用しています。これらの特殊なコントローラーは、大規模な擬似 SLC キャッシュを簡単に管理し、高速 DRAM チップを利用して、すべてのデータが存在する場所の瞬時のマップを維持し、超高速のアクセス時間を保証します。
最大のパフォーマンスと長期的な信頼性を求める場合は、超高密度 QLC NAND を使用するドライブや、専用の DRAM キャッシュがないドライブは完全に避ける必要があります。これらの予算重視のモデルは、大量の持続的なデータ転送中にパフォーマンスが大幅に低下するためです。評判の高いメーカーのハイエンド消費者向け TLC モデルは、現在商業的に実現可能なものの絶対的なピークを表しており、SATA 時代初期の古い純粋な SLC ドライブの理論上の最大値を完全に上回るシーケンシャル読み取りおよび書き込み速度を提供します。
集中的なデータベース管理や継続的なサーバー ワークロードのためにエンタープライズ グレードの耐久性を正当に必要とするユーザーのために、古いテクノロジーの寿命を模倣するために高度にオーバープロビジョニングされた高度にビニングされた TLC メモリを使用する特殊な商用ドライブが存在します。ただし、ゲーマー、コンテンツ クリエーター、プロのパワー ユーザーにとっては、大容量の最上位 TLC NVMe ドライブが紛れもない現代のチャンピオンです。