インテルからSKハイニックスに売却されたNANDの研究・製造部門であるSolidigmは、フラッシュメモリサミット2022で、同社の最新NAND技術であるペンタレベルセル（PLC）を搭載した完成済みで動作可能なSSDプロトタイプを披露しました。PLCは、1つのセルに最大5ビットのデータを保存できる機能（QLCの1セルあたり4ビットから増加）を追加することでNANDの密度を高め、各NANDフラッシュチップの利用可能なスペースを増やします。
この新技術により、PLCベースのSSDは、現在クアッドレベルセル（QLC）技術で実現可能なコスト（ましてや、主にエンタープライズ、データセンター、その他のクリティカルな環境に限定されているMLCやSLC技術）よりも、さらに安価なGBあたりのコスト削減を実現します。人類が生み出すデータ量は驚異的なペースで増加しており（2025年までに1日あたり463エクサバイトに達すると予測されています）、この急増に対応するにはストレージ技術も進化する必要があります。スーパーコンピューティングへの投資増加、5Gの台頭、AIの台頭など、それぞれに大容量データストレージのニーズがあるため、SolidigmはPLCをコストを抑えながら拡張できる手段と考えています。
AI、機械学習、ビッグデータ分析、そして5Gのサポートといったデータ集約型のニーズに応える上で、QLCとPLC #NANDのメリットはますます高まっていくと確信しています。私たちは未来への活力に満ち、この瞬間を捉えることに全力を尽くします。#TheNewParadigm #FMS2022 #SSD https://t.co/184jvKPGDE pic.twitter.com/AsKWjYujOTA 2022年8月8日
PLCは、セル内の情報ビットを表す電圧状態を追加することで機能します。SLCでは2つの電圧状態（ビットが書き込まれるか書き込まれないか）しか扱わなくてもよかったのに対し、MLCではその数が倍の4つの電圧状態（つまり、各セルは0と1の任意の組み合わせを保持できる）に増加しました。PLC NAND技術では、セルが保持できる1と0のあらゆる組み合わせを区別するために、最終的に32の異なる電圧状態が必要になります。これはセルとコントローラレベルにさらなる負担をかけます。コントローラレベルでは、電圧状態が誤って書き込まれ、データが破損する可能性が高まることを考慮する必要があります。そのため、より強力なエラー訂正アルゴリズムをコントローラレベルで実装する必要があります。
セルあたりのビット数が増えるごとに電圧状態が倍増する必要があり、これはセルの寿命に影響を与え、状態間の差がますます小さくなるため、より精密な読み取り・書き込み能力が必要になります。ビット記憶容量の増加に伴うNANDセルの寿命の短縮は、QLC SSDがビット数が少ないSSDに比べて一般的に信頼性が低い（セルの「寿命」が早くなる）と考えられている理由の一つです。
NANDの密度をセルあたりのビット数の増加によってスケーリングする場合、収穫逓減の法則は極めて明確です。基本的に、NANDセル1つあたりの情報ビット数が増えるごとに、必要な電圧状態は100%増加し（複雑さが増します）、ストレージ容量の増加自体は半分に減少します。
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| 行0 - セル0 | SLC（1ビット） | MLC（2ビット） | TLC（3ビット） | QLC（4ビット） | PLC（5ビット） | HLC（6ビット、理論値） |
| デルタストレージ容量 | ベースライン | +100% | +75% | +50% | +25% | +12.5% |
| デルタ複雑度の増加 | ベースライン | +100% | +100% | +100% | +100% | +100% |
「本日、業界初のPLC SSDを実際にお披露目できることを大変嬉しく思います」と、 Solidigmのクライアントストレージグループ担当SVP兼ゼネラルマネージャーであるサンジェイ・タルレジャ氏は述べています。 「これは新会社であるSolidigmにとって重要な節目であり、ストレージ技術の未来にとって、広範囲にわたる影響を与えるエキサイティングな瞬間です。」
SolidigmのPLC NANDはIntelの技術をベースとしているため、Micronなどの他の主要NANDメーカーが注力してきたセルとは異なるタイプのセルを採用しています。IntelのNANDはフローティングゲートトランジスタをベースとしており、Soldigmによると、これはセルあたりのビット数を増加させてPLCを実現するのに適していました。Micronは、NAND業界の他の多くの企業と同様に、独自の長所と短所を持つチャージトラップ技術に製造を注力してきました。
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PLCベースのドライブがいつ市場に投入されるかは、現時点では不明です。Western Digitalは2025年より前には投入しないと公言していますが、Solidigmの実用的なプロトタイプは2022年に登場しています。しかし、その登場により、顧客は最も安価なQLCドライブが提供できる以上の優れたGBあたりのコスト比を備えたNANDドライブを期待できます。もしSolidigmをGBあたりのコスト比の計算に追いやるべきだと思うなら、考え直してください。私たちがこれまでにテストした中で最も効率的で高速なSSDの1つであるSK hynix Platinum P41は、Solidigmの親会社のものです。PLC SSDはパフォーマンスでの戦いに苦労する可能性がありますが、コントローラーとバスが成熟するにつれて、より手頃な価格で優れたパフォーマンスを提供してくれると期待できます。
Francisco Pires 氏は、Tom's Hardware のフリーランス ニュース ライターであり、量子コンピューティングに関心を持っています。
