Intel SSD 670p M.2 NVMe SSD レビュー：QLC を新たな高みへ

SSD 670pは最大2TBの容量で提供され、価格は1GBあたり0.15～0.17ドルです。Intelは、低キュー深度のリクエスト向けにドライブを微調整・チューニングし、デスクトップPCでの日常的なタスクをスムーズに処理できるようにしました。また、読み取り/書き込み混合ワークロード向けのチューニングにも注力し、より要求の厳しいワークロードでも優れたパフォーマンスを発揮できるようにしています。 

SSD 670pは、最大3.5/2.7GBpsのシーケンシャルリード/ライトスループットを実現し、キュー深度（QD）1で最大20,000/54,000ランダムリード/ライトIOPSを維持します。これは、負荷の低いタスクにおける高速性を定量化する重要な指標です。ピークパフォーマンスは、キュー深度256で最大310,000/340,000ランダムリード/ライトIOPSに達します。注目すべきは、これらの仕様はSSDのダイナミックSLCキャッ​​シュに基づいていることです。キャッシュパフォーマンスは非常に重要であるため、Intelはドライブがほぼ一杯になったときのパフォーマンスを向上させるように設計を最適化しました。

SSD 665pと同様に、2TB SSD 670pのキャッシュは、デバイスが空の状態で最大280GBまで拡張できますが、ダイナミックキャッシュはドライブの使用率が85%に達するまで利用可能です。これは、旧型ドライブの75%というしきい値よりも改善されています。それ以降は、ドライブは512GBあたり6GBのスタティックSLCキャッ​​シュのみで動作します。  

Intel SSD 670pは、グローバル・ウェアレベリング機能を搭載し、堅牢なLDPCエラー訂正機能、エンドツーエンドのデータパス保護、そしてデータ信頼性を実現するDRAM ECCおよびSRAM ECCをサポートしています。これらと新しいフラッシュメモリの機能強化を組み合わせることで、IntelはIntel SSD 670pに5年間の保証を提供し、前世代機よりも書き込み耐久性を向上させています。670pの書き込み耐久性は512GBあたり185TBWですが、工場出荷時のオーバープロビジョニングはわずか7%（Samsung製ドライブより平均2%少ない）です。 

IntelはSSD 670pの耐久性を従来製品から向上させました（512GBあたり100～150TBWから185TBWに向上）。しかし、QLCフラッシュに伴う耐久性のペナルティを完全に克服するには至っていません。例えば、Adata XPG Gammix S50 LiteはTLCフラッシュを搭載し、512GBあたり370TBWの耐久性を備えています。一方、TLC搭載のSamsung 970 Evo Plusは512GBあたり300TBWです。SSD 670pはこれらのドライブに比べ耐久性は劣りますが、多くのユーザーは5年間で約60～160TBのデータを書き込むため、一般的なユーザーにとっては670pは十分な耐久性を備えていると言えるでしょう。 

ソフトウェアとアクセサリ

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Intelは、Intel Memory and Storage Tool（Intel MAS）でSSD 670pをサポートしています。このソフトウェアを使用すると、ドライブの状態監視、診断テストの実行、ファームウェアのアップデート、SLCキャッ​​シュの手動クリアが可能です。また、Intelはコンシューマー向けSSD向けにNVMeドライバーを提供していますが、本記事の公開時点では、ダウンロード可能な最新バージョン（バージョン5.1.0.1003）はSSD 670pにはインストールできません。 

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Intel SSD 670pは、最新の薄型軽量デバイスとの互換性を確保するために、M.2 2280片面フォームファクターを採用しています。見た目的には、SSD 670pの緑色のPCBと白いステッカーはそれほど魅力的ではありませんが、シースルーパネルを備えた新しいデスクトップPCにドライブを組み込み、ヒートシンクなしで露出させる場合にのみ問題になります。

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SSD 670pは、Silicon Motion社製のカスタムSM2265コントローラを搭載しています。これは、同社の最新NVMe SSDコントローラの一つで、Intelの最新144層3D QLCフラッシュメモリ向けに最適化されています。SM2265のアーキテクチャは、Adata XPG Gammix S50 Liteに搭載されているSM2267に似ていますが、より高帯域幅のPCIe Gen4インターフェースを備えておらず、代わりにGen3 PHYを採用しています。  

SM2265は、I/O処理に2基のArm Cortex R5 CPUコアを活用し、FTLメタデータのバッファリングに2Gb Nanya DDR3L-1866 DRAMチップ1基を搭載しています。28nmプロセスノードで製造されているため、コスト効率の高い製造と低発熱を実現しています。また、ASPM、APST、L1.2スリープ（定格消費電力わずか3mW）などの省電力機能に加え、セキュリティを重視するユーザー向けにPyrite 2.0に対応したハードウェアアクセラレーションによるAES 256ビット暗号化もサポートしています。

2TBのサンプルには、Intelの最新144層QLCフラッシュメモリが16個搭載されており、パッケージあたり8個搭載されています。これらのダイは、4つのフラッシュチャネルを介して最大1,200MTpsの速度でコントローラとインターフェースします。これは、Intelの前世代フラッシュメモリの667MTpsから大幅に向上しています。この性能向上の一部は、Intelがこれまでに達成した最高のビット密度（13.8Gb/mm^2）と層高へのスケーリングによるものです。144層を実現するために、Intelは3デッキスタック（48層+48層+48層）設計を採用しました。これは量産フラッシュメモリとしては業界初です。

このブロック単位のアーキテクチャでは、Intelは各デッキをダミーレイヤーで分離し、各デッキはSLCまたはQLCのいずれかとして動作できます。より効率的なブロック消去のために、各デッキは他のデッキに保存されているデータに触れることなく消去できます。Intelによると、このアプローチはガベージコレクションに大きく貢献し、サービス品質（QoS）を大幅に向上させます。 

フラッシュアーキテクチャには、密度を高めるためにCMOSアンダーザアレイ（CuA）技術が組み込まれており、並列処理を強化するためにクアッドプレーンアクセスも備えています。Intelは、ダイスペースを最適化し、データ保持力を向上させるためにフローティングゲートセル設計を採用しています。また、この設計により、より多くの並列データ操作を処理できると主張しています。

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Intelはまた、新しい独立マルチプレーン読み出し操作（IMPRO）技術を実装しました。この技術は、4つのプレーンを非同期読み出し可能な2つのプレーングループに分割することで、読み出し操作数を2倍に増やし、SSDがフラッシュのTLC部分とQLC部分から同時に読み出しできるようにします。IMPROの非同期性により、ノイズ結合が発生する可能性があります。この影響を軽減するため、Intelはチャージポンプ、ワードライン/ビットライン・レギュレータ、およびドロップアウト（LDO）レギュレータを、各プレーングループで別々の負荷を駆動するように構成しています。 

さらに、QLCテクノロジーの敏感性に対処し、初回プログラム時のペナルティを軽減するため、フラッシュメモリは4-16マルチパスプログラミングアルゴリズムと1-2-6-6グレイコードを採用しています。セルは、まずセルを4レベル状態にプログラムし、その後、セルからデータを読み取った後、最終的な16レベル状態にプログラムするクアッドレベルダイナミックスタート技術によって最適化されています。

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Sean は Tom's Hardware US の寄稿編集者で、ストレージ ハードウェアを担当しています。