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» 2012年11月06日 13時15分 UPDATE

Serial ATA 6Gbpsの限界へ:SSD市場の主役へと躍り出るか?――「Samsung SSD 840 PRO/840」徹底検証 (1/5)

「SSD 830」が好評のSamsungから、後継となる「SSD 840 PRO」と「SSD 840」が登場した。それぞれ250Gバイトクラスのモデルを入手したので、性能と消費電力を検証しよう。

[鈴木雅暢(撮影:矢野渉),ITmedia]

SSD 840 PROはエンスージアスト向け、SSD 840はメインストリーム向け

tm_1211_840pro_01.jpg 「Samsung SSD 840 PRO」シリーズ

 Samsung Electronicsから最新世代のSSD製品「Samsung SSD 840 PRO」シリーズおよび「Samsung SSD 840」シリーズが登場した。先代の「Samsung SSD 830」シリーズから日本のリテール市場へと参入したSamsungが、同市場でのさらなるシェア拡大を目指すために送り出した意欲作だ。

 それを示すように、先代のSSD 830は1つのシリーズであったのに対し、今回はターゲット別に2つのシリーズに分かれて展開される。SSD 840 PROがITプロフェッショナル/エンスージアスト向けのハイエンド製品、SSD 840が幅広いユーザー向けのメインストリーム製品という位置付けで、コストパフォーマンスも考慮されている。

 Samsungは、ファームウェア、コントローラ、NANDフラッシュメモリ、DRAMキャッシュと、SSDを構成する主要なコンポーネントをすべて内製していることでも知られる。今回のSSD 840 PRO/SSD 840シリーズもそれは同様だが、仕様が全面的に強化された。

 詳しいスペックは下表にまとめたが、3コア搭載MDXコントローラのコアをARM 9ベース(220MHz)からARM Cortex-R4ベース(300MHz)へ強化したほか、NANDフラッシュメモリのインタフェース速度を133Mbps(Toggle DDR)から400Mbps(Toggle DDR2.0)へ高速化。キャッシュメモリも省電力なLPDDR2 SDRAMとし、最大容量も512Mバイトと従来の2倍にしている。

tm_1211_840pro_02.jpgtm_1211_840pro_03.jpg SamsungのSSDは、デザインにもこだわりを見せる。スポーツカーをイメージしてヘアライン加工を施した先代のSSD 830(奥)に対し、SSD 840 PRO(右前)/SSD 840(左前)では高級セダンをイメージしたというサンドブラスト加工で、上品な印象に仕上げている(写真=左)。側面のエッジを斜めにカットしたダイヤモンドエッジ加工も目を引く。SamsungリテールSSDのイメージカラーであるオレンジのスクエアマークを長辺の中央に配置したのは「安定感」を表現する意図があるという。SSD 840 PROとSSD 840は、外観的には裏面のラベル以外で違いは見られない(写真=右)

Samsung SSD 840ファミリーの主なスペック
シリーズ SSD 840 PRO SSD 840
容量 512Gバイト 256Gバイト 128Gバイト 500Gバイト 250Gバイト 120Gバイト
NANDフラッシュメモリ 21nm Toggle DDR2.0(400Mbps)
コントローラ Samsung MDX(300MHz/3コア)
DRAMキャッシュメモリ LPDDR2 512Mバイト LPDDR2 256Mバイト LPDDR2 512Mバイト LPDDR2 256Mバイト
シーケンシャル読み出し最大 540Mバイト/秒 530Mバイト/秒 540Mバイト/秒 530Mバイト/秒
シーケンシャル書き込み最大 520Mバイト/秒 390Mバイト/秒 330Mバイト/秒 250Mバイト/秒 130Mバイト/秒
4Kバイトランダム読み出しIOPS最大(QD32) 10万IOPS 9万7000IOPS 9万8000IOPS 9万6000IOPS 8万6000IOPS
4Kバイトランダム書き込みIOPS最大(QD32) 9万IOPS 7万IOPS 6万2000IOPS 3万2000IOPS
4Kバイト読み出しIOPS最大(QD1) 9900IOPS 9万8000IOPS 7900IOPS
4Kバイト書き込みIOPS最大(QD1) 3万1000IOPS 2万9000IOPS
TRIMサポート ○ ※OSが対応している場合
ガベージコレクション
S.M.A.R.T(自己診断機能)
暗号化 AES 256ビット フルディスク暗号化(FDE)
WWN(World Wide Name)
LED Indicator対応
インタフェース Serial ATA 6Gbps
フォームファクタ 7ミリ厚2.5インチHDD互換
外形寸法 100×69.85×7ミリ
重量 62.5グラム 61グラム 62.5グラム 61グラム
耐衝撃性 1500G/0.5ms(ハーフサイズ)
耐振動性 動作時:ランダム2.17Grms(7〜800Hz)、非動作時:ランダム3.08Grms(7〜800Hz)、Sweptsine:20G peak @ 10〜2KHz
MTBF(平均故障間隔) 150万時間
消費電力 動作時:0.069ワット、待機時:0.054ワット(DIPMオン)/0.349ワット(DIPMオフ) 動作時:0.071ワット、待機時:0.046ワット(DIPMオン)/0.279ワット(DIPMオフ)
保証期間 5年間 3年間

トリプルコアコントローラ、NANDフラッシュともに高速化

 SSD 840 PROは、SSD 830に比べてシーケンシャル書き込みやランダムアクセスの性能が大幅に強化されている。特にSamsungはランダムアクセスにフォーカスしたことを明言しており、ベンチマークテストの結果にも注目したい。

 一方で、メインストリーム向けのSSD 840では、シーケンシャルリードやランダムアクセスの性能はSSD 840 PROに準じるものの、シーケンシャル書き込み性能では先代のSSD 830が勝る。これはSSD 840がTLC(トリプルレベルセル)のNANDフラッシュメモリチップを採用していることが大きいのだろう。

 一般的なMLC(マルチレベルセル)ではメモリセル1つに2ビットのデータを記録するが、TLCでは3ビットのデータを記録することができる(3ビットも含めて2ビット以上の場合、すべてをMLCと呼ぶ場合もある)。メモリセル1つあたりに記録できる容量が増えるぶん、低コストで大容量化できるメリットがあるが、電圧の制御が複雑になるため書き込みは遅い傾向があり、書き込み可能回数も減るため、MLC以上に特有の性質を理解したコントローラの最適な管理が必要である。

 Samsungではこれに関して、コントローラとNANDフラッシュ両方を内製している強みを強調しつつ、大容量キャッシュの搭載、オーバープロビジョニング領域(NANDフラッシュの管理に使う予備領域)の活用を含めたコントローラの最適化などによって高い信頼性を確保したとしている。SSD 840のほうがSSD 840 PROより少し容量が小さいのは、このオーバープロビジョニング領域があらかじめ確保されていることによる。Samsungによれば、NANDフラッシュ自体も選別された高品質なものだけを採用しているという。

tm_1211_840pro_04.jpgtm_1211_840pro_05.jpg SSD 840 PROの内部構造(写真=左)とSSD 840の内部構造(写真=右)。いずれも基本設計は共通だ。ケースは5角の星型ネジを採用しており、通常のドライバーで開けることはできない

tm_1211_840pro_06.jpgtm_1211_840pro_07.jpg SSD 840 PRO/256Gバイトモデルの内部構造。主要パーツをすべてSamsung製のチップで統一しているのが特徴だ。MLCのNANDフラッシュメモリチップ「K9HFGY8U5A-CCK0」を8枚と、3コアのSamsung MDXコントローラ「S4LN021X01-8030」、512MバイトのLPDDR2 SDRAMキャッシュメモリ「K4P4G324EB-FGC2」を搭載する。インタフェース速度は400Mbps(Toggle DDR2.0)だ。基板は片面実装となっており、背面にチップ類は見当たらない

tm_1211_840pro_08.jpgtm_1211_840pro_09.jpg SSD 840/250Gバイトモデルの内部構造。こちらはTLCのNANDフラッシュメモリチップ「K9CFGY8U5A-CCK0」を8枚搭載する。3コアのSamsung MDXコントローラ、512MバイトのLPDDR2 SDRAMキャッシュメモリといった仕様はSSD 840 PROと共通化されている

SSD 840 PRO/SSD 840/SSD 830における250Gバイトクラスの比較
シリーズ名 SSD 840 PRO SSD 840 SSD 830
型番 MZ7PD256HAFV MZ7TD256HAFV MZ7PC256HAFU
容量 256Gバイト 250Gバイト 256Gバイト
コントローラ Samsung MDX(300MHz/3コア) Samsung MCX(220MHz/3コア)
NANDフラッシュメモリ 21nm Toggle DDR2.0(400Mbps) 21nm Toggle DDR(133Mbps)
DRAMキャッシュメモリ LPDDR2 512Mバイト DDR2 256Mバイト
インタフェース Serial ATA 6Gbps
シーケンシャル読み出し最大 540Mバイト/秒 520Mバイト/秒
シーケンシャル書き込み最大 520Mバイト/秒 250Mバイト/秒 400Mバイト/秒
4Kバイトランダム読み出しIOPS最大 10万IOPS 9万6000IOPS 8万IOPS
4Kバイトランダム書き込みIOPS最大 9万IOPS 6万2000IOPS 3万6000IOPS
平均故障間隔(MTBF) 150万時間
動作時消費電力 0.069ワット 0.071ワット 0.127ワット
アイドル時消費電力 0.054ワット 0.046ワット 0.078ワット
保証期間 5年間 3年間
質量 62.5グラム

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