SSD の SLC タイプと MLC タイプの違い

1つの記憶素子に対するデータ記録の仕方に違いあり

SSD には、SLC(Single Level Cell)タイプと MLC(Multi Level Cell)タイプがあります。

SSD にはデータを記録するために使用する記憶素子が大量にあり、SLC タイプでは1つの記憶素子に1ビットのデータを記録できます。MLC タイプでは1つの記憶素子に2ビット以上のデータを記録できます。

簡単に言えば、記憶素子では電荷を蓄えてデータを記録しますが、SLC タイプでは電荷量が多い、少ないで1ビットのデータを記録します。例えば、0を記録するなら電荷量が多くし、1を記録するなら電荷量を少なくし、記憶素子に蓄えられている電荷量で0か1かが分かるようにデータを記録します。

SLC タイプ

記憶素子 記録データ
電荷量多い 0
電荷量少ない 1

MLC タイプでは、電荷量の多さを判定する閾値をさらに細かくし、例えば1つの記憶素子に2ビットのデータを記録できる MLC タイプでは、00を記録するなら電荷量を多くし、01を記録するなら電荷量をやや多く、10を記録するなら電荷量をやや少なく、11を記録するなら電荷量を少なくし、記憶素子に蓄えられている電荷量で00か01か10か11かが分かるようにデータを記録します。

MLC タイプ(1つの記憶素子あたり2ビット記録可能な場合)

記憶素子 記録データ
電荷量多い 00
電荷量やや多い 01
電荷量やや少ない 10
電荷量少ない 11

データの記録の仕方の違いから生じる様々な違い

データ記録の仕方の違いから、SLC タイプと MLC タイプには様々な違いが出てきます。その違いについて一つずつ記載していきます。

容量と価格

SLC タイプよりも MLC タイプの方が、1つの記憶素子あたりに記録できるデータ量が大きいため、MLC タイプの方が容量を大きくしやすく、容量あたりの価格を低くしやすいです。

そのため、SLC タイプは容量を大きくしづらく、容量あたりの価格が高いです。

データ書き込み速度

MLC タイプは、SLC タイプよりも電荷量の調整が複雑になるため、データ記録にかかる時間が長く、データ書き込み速度が遅いです。SLC タイプは、MLC タイプよりも簡単な処理で済むため、データ記録にかかる時間が短く、データ書き込み速度が速いです。

データ読み込み速度に関しては、両者はほぼ同じです。厳密には MLC タイプの方がデータ読み出しにかかる時間が長くなりますが、データ読み込み速度に大きな差は出ません。

劣化と寿命

記憶素子は、データの記録を繰り返していくと劣化が進み、データ記録時の電荷量が正常な電荷量とはずれていき、いずれは寿命を迎えて正常にデータを記録できなくなります。

SLC タイプでは、単に電荷量が多いか少ないかでデータを記録しますので、多少の電荷量の違いは問題にならず、劣化に強いです。MLC タイプでは、電荷量の多さを判定する閾値が細かいので、SLC タイプよりも電荷量の違いが問題になりやすく、劣化に弱いです。

そのため、同程度の書き込み回数が発生し続けるという条件で比較すれば、SLC タイプの方が寿命が長く、MLC タイプの方が寿命が短いです。

データの保持時間

記憶素子に蓄えられた電荷は、時間経過していくと段々逃げていきます。つまり、データ記録時から何もされなくても電荷量が変わっていきます。MLC タイプは、SLC タイプよりも電荷量の違いが問題になりやすいため、データを保持し続けられる時間が短いです。

SLC タイプと MLC タイプの違い一覧

以下は、SLC タイプと MLC のタイプの違いをまとめた表です。

SLC タイプ MLC タイプ
・容量を大きくしにくい
・容量あたりの価格が高い
・データ書き込み速度が速い
・劣化に強く寿命が長い
・データの保持時間が長い
・容量を大きくしやすい
・容量あたりの価格が低い
・データ書き込み速度が遅い
・劣化に弱く寿命が短い
・データの保持時間が短い

上記は、あくまで SLC タイプと MLC のタイプのデータ記録の仕方から生じる違いであって、実際の SSD 製品に同様な違いが出るとは限りません。

特に MLC タイプは容量を大きくしやすく、容量あたりの価格が安いというメリットが大きいため、MLC タイプの SSD が普及しており、データ書き込み速度が遅い、劣化に弱く寿命が短い、データの保持時間が短いといったデメリットがありますが、技術進歩によって大きく改善が進んでおり、新しい MLC タイプの SSD 製品であれば、これらのデメリットは気にする必要はないくらいです。

MLC レベルの一つ TLC レベル

SSD には、TLC(Triple Level Cell)タイプと呼ばれる製品もあります。TLC タイプでは、1つの記憶素子に3ビットのデータを記録でき、MLC タイプの一つとなります。

TLC タイプでは、1つの記憶素子に 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111 のどれかを電荷量の違いで分かるように記録できます。

TLC タイプは、1つの記憶素子あたり2ビット記録可能な MLC タイプよりも、さらに容量を大きくしやすく、容量あたりの価格を低くでき、メリットがより大きくなりますが、データの書き込み速度が遅い、劣化に弱く寿命が短い、データの保持時間が短いといったデメリットもより大きくなります。

TLC タイプの SSD が登場するまでは、MLC タイプの SSD は1つの記憶素子に2ビットのデータを記録できる製品しかありませんでしたので、2ビットか3ビットかの違いで MLC タイプと TLC タイプが区別して使われる場合があります。

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2017/03/22 更新