MarvellはCES 2016で88NV1140 SSDコントローラを発表しました。これは、メーカーのSSD設計に抜本的な変化をもたらす可能性が高い動きです。この新しいコントローラは、NVMe 1.2プロトコルの新機能であるHMB（ホストメモリバッファ）を活用しており、SSDがシステムRAMを独自の用途に利用できるようになります。HMB機能はオープンソースのNVMeプロトコルに組み込まれているため、業界がSSDの価格低下と高密度化に向けて着実に前進を続ける中で、他の多くのSSDコントローラメーカーも同様のサポートを期待できます。
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NANDはSSDの中で最も高価なコンポーネントであり、SSDのアーキテクチャにもよりますが、BOM（Build Of Materials）コストの約80～95%を占めています。NANDのコストが自然に低下する傾向に頼る以外に、コストを削減する最良の方法は、SSDに搭載されている他のコンポーネントの一部を削除することです。まず最初に削除されるのは、NANDに比べて高価なDRAMです。
当社のストレージエディター、クリス・ラムザイヤーは、Computex 2015で「DRAMなしで底辺への競争は進む：低コストSSD」という記事の中で、この新たなトレンドを指摘しました。クリスが指摘したように、設計からDRAMを排除することの欠点の一つは、パフォーマンスが大幅に低下することです。一般的な認識とは異なり、SSDのDRAMは、主にデータ安全性への懸念から、ユーザーデータのキャッシュにはほとんど使用されていません。
代わりに、SSDベンダーはDRAMバッファを使用して変換テーブル（最も基本的なレベルでは、NANDに保存されているデータの抽象化されたアドレスマップ）を保持します。高速なDRAMを利用してデータの位置を「検索」することで、SSD全体のパフォーマンスが向上します。DRAMレスSSDの現在の方法であるNAND上でLBAテーブルをホストすると、このプロセス（ひいては全体的なパフォーマンス）が大幅に低下します。
NVMeコンソーシアムは、NANDに限らず、あらゆる不揮発性メモリに軽量なソフトウェアスタックを提供するために、進化を続けるNVMe仕様を設計しました。つまり、インターフェースはDRAM（およびそれ以上）の速度にも対応できるほど効率的であり、システムメモリ（RAM）の一部をSSD用に管理する機能を追加することは容易に実現可能です。SSDコントローラがホストメモリの調整可能な部分を制御できるようにすることで、高いパフォーマンスを維持しながら、SSDベンダーのコストも抑えることができます。
スペースが限られたモバイル環境において、コンポーネントの小型化は終わりのない課題であり、ストレージも例外ではありません。現在、10インチタブレットでは、ストレージソリューションはデバイス全体の面積の少なくとも15%を占めています。バッテリーなどの他のコンポーネントが小型化を続けるにつれて、ストレージがデバイス内のスペースに占める割合は増加しています。世代を重ねるごとにNANDの密度が向上していることは、占有面積の削減というニーズへの対応に役立ちますが、専用のNANDパッケージをなくすことは大きな前進です。また、消費電力も削減されるため、モバイル環境では常に歓迎されるメリットです。
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DRAMに変換テーブルを保存すると、安全でない電源喪失時にテーブルが失われる可能性があるという懸念が生じます。ほとんどのモバイルデバイスはバッテリー駆動であるため、安全でない電源喪失イベントの大部分はBSODの問題によって発生すると考えられます。NVMe仕様では、メーカーがDRAM内のデータをNANDにチェックポイント（定期的にコピー）することで、電源喪失によるデータ損失の可能性を低減（完全に排除するわけではありません）することが可能です。
HMB設計は、Marvellの新しい88NV1140 SSDコントローラのように、モバイルおよび組み込みアプリケーション向けに特別に設計されたコントローラに搭載される可能性が高いでしょう。Marvellは、88NV1140が通常のDRAM搭載SSDとほぼ同等の性能を提供し、最先端のSSDコントローラに期待される最新の機能をすべてサポートしていると述べています。
MarvellのNANDEdge LDPCアルゴリズムにより、ベンダーはTLC（15nmを含む）と3D NANDから最大限の耐久性を引き出すことができ、これはコスト削減のもう一つの重要な要素となります。TLCベースのSSDにしばしば伴うパフォーマンスの低下を、大容量のDRAMを活用することで隠蔽できるという、完璧な組み合わせです。このコントローラは3D NANDもサポートし、デュアルコアCortex R5プロセッサを搭載しています。
このコントローラは、DRAMレスSSDで一般的に追加されているオンボードSRAMと、パフォーマンスを向上させるハードウェアアクセラレータを搭載しています。Marvellはこのコントローラを低消費電力の28nmプロセスで構築し、NVMe 1.2で追加された新しいL1.2電力管理機能もサポートしています。この仕様の最新版では、クライアントSSD向けに強化されたサーマルスロットリング技術が採用されており、これは高密度モバイル設計や幅広いエンタープライズ機能強化において重要です。
Marvell 社は、HMB のサポートを拡充するために PC 分野のリーダー企業と連携していると述べており、その明らかな利点により、OEM メーカーがこの新技術を迅速に採用すると予想されます。
興味深い注意点の一つは、SATAプロトコルが数年前にNCQキューのホストオフロードを提供していたものの、オフロードの取り組みがNVMeを活用したHMB戦術のようなより高度な技術に発展しなかったことです。NVMeは、その先進的な設計と改善された機能により、SATAよりも魅力的になり続けており、今後数ヶ月でモバイルデバイスにおけるSATAデバイスの置き換えが進むでしょう。
1-11-16 15:08 CT - 記事のタイトルを「HMB」に修正しました。
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。
