書き込みが遅くて耐久性が低いQLC SSDが活躍できる用途 - TechTargetジャパン

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　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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