QLCとTLCがSSDをどのように強化するか

PCやノートPCに新しいドライブを追加しようとすると、さまざまな用語に出会うでしょう。すでに持っているものにストレージを追加するのか、それともマシンのメインOSドライブを交換するのかにかかわらずだ。ここでは、最新のテクノロジーであるSSDに焦点を当てており、一部のニッチを除いて、回転プラッタ・ハードドライブは現代のPCには特に関係ありません。

この記事では、SSDの心臓部に見られるさまざまなNANDフラッシュ・メモリ・チップの種類を、長年にわたって登場した技術を網羅しながら、現在でも関連性のあるものに焦点を当てて紹介する。

SSDはソリッド・ステート・ドライブの略で、その名が示す通り、不揮発性のフラッシュメモリーをベースにしたストレージ技術である。この形式のストレージは、ハードディスク・ドライブ（HDD）よりもはるかに高速で、HDDとはまったく異なるレベルのアクセスとスループットを提供する。例えば、HDDの最高速度が100～200MB/秒であるのに対し、最新のPCIe 5.0 SSDは10,000MB/秒以上を達成できる。SSDはHDDよりも高速なのだ。

SSDの仕組みを理解するには、その基本的な構成要素である、保持したい情報を保持するNANDフラッシュ・セルまで掘り下げる必要がある。SSD技術は、1セルあたり1ビット（SLCで使用）の保存から、1セルあたり2ビット（MLC）、1セルあたり3ビット（TLC）、そして最近では1セルあたり4ビット（QLC）へと、わずか数年で急速に進化してきました。

なぜこんなに早く移行が起こったのか？理由は3つある：

• SSD技術は急速に進歩した
• 業界のフラッシュ生産は急速に最新技術にシフトした
• 新しいテクノロジーのコストメリットは、1ドルあたりのギガバイト数の増加を意味した。

SLCからMLCに移行するとセル密度は2倍になる。TLCに移行すると密度はさらに50%向上し、QLCに移行すると密度はさらに33%向上しました。例として、通常のM.2 SSD（M.2 2280フォーム・ファクターを使用）は、SLC技術を使用して128GBの容量に制限されていましたが（SSDが最初に発売されたときの一般的な容量）、現在では、同じ物理サイズでありながら、QLCフラッシュ技術を使用して最大8TBのストレージを提供するドライブに置き換えることができます。

基礎となる技術が改善されるたびに、GBあたりのNANDコストが削減されるからだ。各セルにより多くのデータを保存することで、耐久性とレイテンシーに影響が出ますが、全体的には、これは正味プラスです。

1つのセルに複数のビットを書き込むにはより多くの時間がかかるため、SLC SSDが最速の選択肢となるが、その分価格は大幅に高くなる。複数の要因によるものです。また、SLC SSDは通常のPCゲームやワークステーション用途には全く必要ありません。現在、SLC SSDを目にするのは一部のサーバーだけです。

市場に登場した最も新しい技術は、3D NANDの開発であり、これによりメーカーはセル層を互いに重ねることができる。これはSSDの密度を向上させるだけでなく、パフォーマンスと電力効率も向上させます。3D NANDは急速に標準となり、これを使用して構築された最新のドライブを見つけるのは難しいだろう。

オペレーティングシステム、ゲーム、その他のアプリケーションの成長に伴い、CORSAIRが3D NANDを使用してすべてのM.2 SSDでより大容量のストレージオプションを提供していることを知って驚く必要はありません。M.2 2280フォームファクターでは最大8TBまで利用可能であり、M.2 2230MP600 MINIなどの小型SSDでは有意義な容量が利用可能です。

それでは、4種類のチップスの詳細を見ていこう：

• プロ：最高の耐久性、最速のパフォーマンス
• 欠点：非常に高価で、容量が少ない

シングルレベルセル（SLC）NANDは、セルあたり1ビットの情報しか保存しない。これは通常、サーバーや、他の何よりも耐久性を必要とするその他の産業用アプリケーションに使用されます。これらのドライブのコストはQLC NANDの約30倍で、一般的なM.2フォーマットを見ると、わずか128GBに制限されています。

• プロSLCより安い
• 欠点：SLCより遅く、耐久性に劣る。

マルチレベルセル(MLC)NANDはセルあたり複数ビットを保存する。実際には、これはセルあたり2ビットに相当する。

MLCは通常、SLC NANDを必要とするほど耐久性が重要でない産業用製品や、TLC/QLCオプションよりも優れた耐久性が必要な顧客向けドライブで見られる。

CORSAIRは2009年に最初のMLC SSDを発売した。CORSAIR MP500は現在も購入可能で、MLC NANDフラッシュを使用しています。しかし、最近の製品は、TLCやQLCドライブの方がほとんどのユーザーにとって優れているため、この技術から離れています。

• プロ最も安価で大容量
• 短所：持久力が低い

トリプルレベルセル（TLC）NANDはセルあたり3ビットを保存でき、クアッドレベルセル（QLC）NANDはセルあたり4ビットを保存できます。現在市場に出回っているほとんどの消費者向けSSDは、TLCまたはQLC NANDフラッシュを使用しています。

CORSAIRは、現在入手可能な最速SSDにTLC NANDを採用しています。PCIe 5.0MP700やPCIe 4.0MP600 PRO LPXなどのドライブにはTLC NANDが採用されています。これらのドライブは高性能システム向けに設計されており、メインオペレーティングシステムや最も使用頻度の高いアプリケーションを収容できるように構築されています。

当社のラインアップにはQLCドライブもいくつかあり、これらは大容量ストレージを念頭に設計されているほか、コストパフォーマンスが最も重視されています。MP600 Core XTシリーズは、当社の製品の中でギガバイトあたりのコストが最も低く、予算が限られている場合に最適です。