Samsungの新主力SSD「840 EVO」を高速化したターボ技術に迫る：3ビットMLCでも書き込みが速い（2/3 ページ）

[鈴木雅暢，ITmedia]

3ビットMLC高速化の秘密兵器「Turbo Write Technology」

　NANDフラッシュは840同様、Samsungがいうところの「3ビットMLC」を採用している。1つのメモリセルに1ビットを記録するSLC（シングルレベルセル）、1つのメモリセルに2ビットを記録するMLC（マルチレベルセル）に対し、1つのメモリセルに3ビットを記録することが可能だ。TLC（トリプルレベルセル）という呼称で知られているが、同社では3ビットMLCと呼んでいる。

　3ビットMLCは大容量化が容易で、製造コストも低くできるという大きなメリットがある。その一方で、電圧を8段階に制御する必要があるため、SLCや通常のMLCに比べると長期耐久性は劣り、書き込み性能がどうしても遅くなる傾向がある。

　従来の840では、オーバープロビジョニング（予備領域の確保）やコントローラの最適化などで長期耐久性の課題を解決したものの、書き込み性能は同時に発表された上位機種の840 PROに比べて劣っていた。

　しかし、840 EVOでは新たに「TurboWrite Technology」を採用することで、その課題を解決している。TurboWrite Technologyでは、データ領域とは別に確保した3ビットMLC NANDをSLCシミュレート（SLC同様、記録容量は1／3になる）の動作により高速化し、これをバッファとして利用する。

　データは最初にこのバッファへ書き込まれ、バッファからデータ領域への転送はアイドル時に行われる仕様だ。これにより、シーケンシャルライトの速度は120Gバイトモデルで410Mバイト／秒、250G／500G／750G／1Tバイトモデルで520Mバイト／秒まで上昇する。

　バッファサイズを超える大容量の書き込みが発生した場合は、データ領域に直接書き込まれるため、その間のシーケンシャルライト速度は120Gバイトモデルで140Mバイト／秒、250Gバイトモデルで270Mバイト／秒、500G／750G／1Tバイトモデルで420Mバイト／秒まで下がる。

　ただし、TurboWrite Technologyに使われるバッファ容量は、120G／250Gバイトモデルで3Gバイト、500Gバイトモデルで6Gバイト、750Gバイトモデルで9Gバイト、1Tバイトモデルで12Gバイトと余裕があり、通常の利用で速度低下が発生する場面は非常に少ないとしている。

「TurboWrite Technology」の仕組み。1Tバイトモデルの場合、36GバイトをSLCシミュレート動作（容量は実質12Gバイトになる）させることで書き込みを高速化し、これを高速バッファとして利用する。バッファからの転送はアイドル時に行われる。バッファ領域のセルに不良が生じた場合、TurboWrite Technologyは無効となるが、SCLシミュレート動作によりセルの書き換え耐久性は約10万回を確保しているため、通常の利用で速度低下が発生する可能性は低いという

TurboWrite Technologyの有効／無効による性能の違い（写真＝左）。特に120Gバイトモデルでは、シーケンシャルライト速度が140Mバイト／秒から410Mバイト／秒へと大幅に上昇している。TurboWrite Technologyに使われるバッファの容量（写真＝右）。1Tバイトモデルのバッファは12Gバイトと大容量だ

コントローラ／ファームウェアの最適化によって、微細化が進んだプロセスルールであっても高い信頼性を確保しており、コントローラからNANDフラッシュまですべて自社で開発しているEnd-to-Endソリューションによる強みが大きいという（写真＝左）。アイドル時の消費電力の低さを示すスライド（写真＝右）。45ミリワットという消費電力は、7200rpmのHDDの11分の1となる

温度管理ソリューションについても紹介（写真＝左）。70度を基準温度として、過度の高温になるとパワーをセーブする仕組みが搭載されているという。256ビットAES機能を搭載（写真＝右）。MicrosoftのeDriveなどにもファームウェアのアップデートにより対応するという