3D V-NANDのSSDは従来のSSDと比べて何が違うのか

3D V-NAND の SSD はセルを垂直方向に積み重ねている

3D V-NAND についてはSamsung(サムスン)社が YouTube に公開している動画を見るとわかりやすいです。英語がわからなくても自動翻訳と映像表現から 3D V-NAND のイメージを何となく掴めます。



SSD 内部にはセルが多数あり、セルに電子を格納してデータを保存します。セルの数を多くするほど SSD の容量を大きくできます。SSD は、セルの微細化を進めて SSD 内部の限られたスペースにセルを詰め込むことで容量を増やし大容量化を進めています。

電子と電子は反発し合うことからイメージできますが、単位面積あたりのセル数が増えてくるとセル間の距離が短くなり干渉してしまう問題が出てきます。

例えば、あるセルへ電子を格納する際に、電子が格納されている隣のセルに干渉してしまい、隣のセルに格納されている電子が漏れてしまえばデータの信頼性がなくなります。

セル間の距離が10ナノメートル以下になってくると干渉の問題により、これ以上セルの微細化を進めて単位面積あたりのセル数を増やすことが難しいです。つまり、SSD の大容量化を進めてきましたが限界に到達したということです。

そこで 3D V-NAND と呼ばれる技術が登場し、さらなる大容量化を実現できるようになりました。

3D V-NAND とは、セルを垂直に積み重ねる技術です。従来は平面にセルを敷き詰めていくだけでしたが、3D V-NAND では垂直方向にセルを積み重ねることで単位面積あたりのセル数を増やしていきます。

セルを住宅にたとえると、限られた土地に多数の戸建てを建てる代わりに、マンションを建てることによって単位面積あたりの住宅の数を増やすイメージとなります。

セルを無限に積み重ねられるわけではありませんので、いずれはまた大容量化の限界を迎えるでしょうが、しばらくはセルの微細化を進めることなく大容量化を進められます。

3D V-NAND により大容量化、高速化、電力効率の向上、耐久性の向上を実現できる

冒頭に紹介した動画によると 3D V-NAND によりデータ処理速度を2倍以上速く、消費電力を半分以下に削減とあります。

セルの微細化が進むにつれ干渉により発生したエラーを訂正する処理の重要度が増し複雑化していたことを考慮すると、干渉が問題にならないほどセル間の距離を長くしてエラーを訂正する処理を簡易に済むようにしたか、もしくはエラーを訂正する処理をなくしてデータ書き込み速度を向上させ消費電力を削減したと思われます。

エラーを訂正する処理が減れば、その処理にかかる時間が短くなり、処理の時間が短くなれば消費電力が減ります。

3D V-NAND 採用の Samsung 製 SSD の商品情報を見ると、大容量化、高速化、電力効率の向上に加えて耐久性の向上も実現するとあります。

セルの微細化が進むにつれセルの耐久性も問題になっていましたので、耐久性の向上からもセル間の距離を長くしていると考えられます。

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2017/12/30 更新