Micronは、クアッドレベルセル（QLC）NANDを搭載した新しいSSDの出荷を発表しました。SSDは既に高性能15K HDDをほぼ駆逐していますが、QLCフラッシュはNANDストレージのストレージ密度を33%向上させ、SSDの容量増加とコスト削減をさらに実現します。つまり、標準的な3.5インチHDDもSSDの標的となるということです。
シングルレベルセルフラッシュをベースにしたSSDは1987年に登場しました。SLCフラッシュはNANDセルあたり1ビットを保存し、2つの電圧状態を使用します。SLCは最終的に主流となりましたが、SSDが大量に普及してから10年近く経ってから、業界はNANDセルあたり複数ビットを保存するようになりました。MLCフラッシュはセルあたり2ビットを保存し、セルあたり4つの電圧状態を必要とします。
セルあたりのビット数を増やすことで密度が向上し、コストも削減されるため、トリプルレベルセル（TLC）は自然な流れでした。TLC NANDはセルあたり3ビットを記憶し、セルあたり8つの電圧状態を使用します。現在では、TLCフラッシュはほぼすべてのSSDに搭載されており、高負荷のエンタープライズ環境向けのものも例外ではありません。さらに、3D NANDの登場により、さらに多くの機能を実現できるようになりました。
Micronの64層3D QLC NANDは、16の電圧状態でセルあたり4ビットを記憶します。これは平面型（2D）NANDでは不可能なことです。電圧状態の増加はNANDへの負荷を増加させ、耐久性の低下につながります。また、セルあたり16の電圧状態をプログラムするのにかかる時間も長くなり、パフォーマンスの低下につながります。
しかし、そのメリットはマイクロンの1テラビット（128GB）のダイ密度にあり、同社のMLC NANDダイよりも33%多いストレージ容量を提供します。マイクロンは現在、16個のダイを搭載したMLC NANDパッケージを製造しており、同様のアプローチでQLC NANDを採用すれば、1チップで最大2TBのストレージ容量を実現できます。理論上、QLCは最大33%のコスト削減が可能とされていますが、マイクロンは価格情報をまだ公開していません。
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驚くべきことに、MicronのQLCは1,000回のプログラム/消去サイクルに耐えることができます。Micronは耐久性仕様をまだ公開していませんが、QLC SSDの耐久性はほぼ1 DWPD（Drive Write Per Day）になると発表しています。同社は標準的なエラー訂正技術を用いてこの偉業を達成しており、より強力なエラー訂正技術を用いることで、さらに高い耐久性を実現できる可能性を示唆しています。Micronはまた、QLC SSDがJEDECの厳格な耐久性要件に準拠していると主張しています。この要件では、エンタープライズSSDは（耐久性が尽きた後）電源なしで3か月間保存データを保持する必要があるとされています。Micronはまた、新しいドライブでは圧縮技術を使用していないと述べており、これは同社がまだ独自のTidalコントローラを使用していないことを示唆しています。
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MicronのION SSDラインナップは、Xtended Performance and Enhanced Reliability Technology（XPERT）スイートのエンタープライズクラスの機能をすべて備えています。これには、停電保護、データパス保護、5年間保証、AES 256ビットおよびTCGエンタープライズ暗号化、そしてユーザーデータ保護を支援するデバイスレベルの内部RAID実装（RAIN）が含まれます。
データセンターが耐久性要件をより深く理解するにつれ、業界は徐々に耐久性の低いSSDへと移行してきました。現在、高耐久性エンタープライズSSDのほとんどは3～5 DWPDの耐久性を備えていますが、これはほんの数年前に一般的だった25 DWPDのSSDと比べると見劣りします。QLC NANDはアクセス頻度の低いWORM（Write Once Read Many）データの保存にのみ使用されるため、耐久性とパフォーマンスはそれほど重要ではありません。これらの読み取り中心のワークロードには、AIワークロード、Hadoop HDFSなどのビッグデータアプリケーション、コンテンツ配信システム、スケールアウト型アーカイブストレージなどが含まれます。Micronは、いくつかのエンタープライズワークロードにおけるパフォーマンス結果を公開しており、以下のアルバムに掲載しています。
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QLC SSDはHDDに比べて消費電力が大幅に削減され、より小さなスペースでより高いパフォーマンスと容量を実現します。HDDはアイドル時に低電力状態に移行しますが、アイドル状態が段階的に低下するにつれて、ドライブが要求に応えるよう要求された際の応答時間が長くなります。一方、SSDは低電力状態に移行し、要求に応じて迅速に復帰できます。Micron社によると、QLC SSDは高負荷時の消費電力が同等のHDDアレイと比較して10%削減されますが、さらに重要なのは、読み取り中心のワークロード時の消費電力が3分の1に抑えられることです。
QLC SSDは、既存のMLC SSD（7mm厚2.5インチフォームファクターで最大7.68TB）と同様に、HDDに比べて密度面でのメリットも備えています。一方、MLC SSDのほとんどはSASインターフェースを採用していますが、Micronの5100シリーズは広く普及しているSATAインターフェースを採用しています。Micronは、他のインターフェースを採用したQLC SSDも開発していくと発表しています。同社はSAS製品を開発していないため、近い将来、NVMeインターフェースを採用したQLC SSDが登場する可能性が高いでしょう。
Micronは、秋にドライブが一般市場に投入される際に、より具体的な性能と耐久性の仕様を発表する予定です。Micronの第1世代QLC SSDは、TLC SSDに見られるエミュレートされたSLCレイヤーのような性能向上機能を使用していないため、同社が将来的に消費者市場向けにさらに高速なモデルを提供する可能性があります。IntelとMicronは現在もIMFTパートナーシップを通じてNANDを共同開発していますが、このパートナーシップは第3世代のフラッシュ技術の後に終了する予定です。MicronはIMFTの第2世代NANDを使用してQLC製品を構築しており、Intelは同じQLC NANDをベースにしたデータセンターおよびクライアント（消費者）向けストレージ製品をリリースする予定ですが、リリース日や詳細は明らかにしていません。
ポール・アルコーンはTom's Hardware USの編集長です。CPU、ストレージ、エンタープライズハードウェアに関するニュースやレビューも執筆しています。
