キオクシアの研究者が7レベルセルNANDフラッシュを実証、QLCの容量をほぼ2倍に

キオクシアのNAND研究者は、ヘプタレベルセルNANDフラッシュと呼ばれる新しいストレージアーキテクチャの実用コンセプトの実証に成功しました。この新型NANDはセルあたり最大7ビットの記憶容量を備え、QLC NANDフラッシュのほぼ2倍のストレージ容量を実現します。キオクシアがこのストレージアーキテクチャを室温で安定動作させることができれば、コンシューマーおよびエンタープライズアプリケーションにおいて、回転式ハードドライブの究極の後継製品となる可能性があります。

キオクシアは、7層構造のNANDフラッシュメモリを製造するために、極低温冷却と組み合わせた新シリコンプロセス技術と呼ばれる新しい設計を採用し、セル密度を向上させています。新シリコンプロセス技術では、メモリセルトランジスタ内のチャネルに使用される単結晶シリコンに、現在のポリシリコン材料を置き換えます。これにより、NANDフラッシュからの読み出しノイズが最大3分の2まで低減されると言われています。つまり、新シリコンプロセス技術は、NANDフラッシュからデータを読み出す際に、よりクリアな読み出し信号を生成するため、セル容量を7ビットにまで増加させるのに十分な性能を備えています。

キオクシアによると、この新しいストレージアーキテクチャは製造コストも大幅に削減され、極低温冷却技術を採用したヘプタレベルフラッシュメモリを組み込んだソリューションも提案されている。これは、現在市場に出回っているSSD（空冷式またはパッシブ冷却式）よりも安価になるという。

キオクシアが近い将来、ヘプタレベルのNANDフラッシュの生産を開始すれば、SSDを取り巻く状況は永遠に変わるでしょう。超大容量SSDがついに実現し、SSDは現在市場に出回っているほとんどのハードドライブに匹敵する容量を持つようになるでしょう。

ちなみに、現在市販されているNANDフラッシュメモリの中で最高密度はQLC（セルあたり4ビット）で、Samsung 870 QVO 8TB SATA SSDやSabrent Rocket 8TB NVMe SSDなどのドライブに採用されています。ヘプタレベルのフラッシュメモリでは、（現在進行中の層数増加などの他の技術革新がない場合でも）16TBに迫る大容量のドライブが消費者向け市場に登場し始める可能性があります。エンタープライズSSDにも同じことが当てはまり、主流のSASハードドライブに匹敵する容量になる可能性があります。

しかし、将来のSSDでは、速度と帯域幅（そして耐久性も言うまでもなく）が潜在的な問題となる可能性があります。QLCドライブでは、SLC、MLC、TLCドライブと比較して、読み書き速度が大幅に低下するケースが見られました。歴史が繰り返されるのであれば、この問題は、この新しい7層ヘプタレベルフラッシュでさらに悪化する可能性があります。ただし、ハードドライブの速度がほぼ十分であった場合、この点はそれほど問題にならないかもしれません。 

今後の展開を見守り、SSDメーカーがこれらの問題を回避するためにどのような解決策を考えているのかを見守る必要があります。いずれにせよ、ヘプタレベルのフラッシュメモリが競争力を持つためには、少なくともハードドライブと同等の性能が必要になるでしょう。