図1　MLC NANDフラッシュは微細化につれ��命は�]くなる　出�Z：STEC

NANDフラッシュを搭載したSSDは、HDDと比べて消�J電��が少なく、データセンターでの���~�C積も少ないことから採��が加�]している、とSTEC社テクニカルマーケティング担当バイスプレジデントのScott Stetzer��はいう。データセンターではマルチテナントの環境に加え、クラウドコンピューティングが主流になり、さらに仮�[化が進んでいく。このため、�j容量に加え、�HくのI/O数やそのアクセスしやすさが求められる。

高い信頼性はデータセンター����には�Lかせない。機械����の�HいHDDは高い信頼性という点でシリコン半導��よりも不�Wであるが、�j容量・低コストという点でHDDがこれまでは主流を��めていた。SSDはキャッシュ的に�W��される����が今後�Pびていくと予�[されている。SSDはHDDと比べ、仮�[化に向いた�H数のI/Oという点において�~�Wになっている。��来なら300 I/OしかないSSDを仮�[化により8万I/OのSSDに変身させることが可�Δ砲覆�。STEC社の���Qでは、HDDだけで構成する10TBのストレージシステムは4000 I/Oを設��する場合、1 I/O当たり3.90ドル。SSDキャッシュ構成では同じ構成で1 I/O当たり0.01ドル以下だとしている。

MLC NANDフラッシュは、SLC（1ビット/セル）NANDフラッシュと比べて信頼性と書き込み�]度が劣っていた。そこでSTEC社は、書き込み�]度と信頼性をSLC NANDフラッシュに�ZづけるCellCare�\術と�}ぶ�\術を開発してきた。今は��4世代に入ったという。この�\術を使えば、SSDを半導��チップレベルで信頼性を�h価するのではなく、データセンターなど実際に使う環境で�h価できるとしている。

CellCare�\術の基本的な考えは��つある。�kつはフラッシュメモリのパラメータをチップごとに�{跡すること、これにより劣化を少なくし�U御する。二つ�`は設定している耐久�Q数を通してSSDを管理し��けること、これにより劣化を少なくし性�Δ��屬押▲譽ぅ謄鵐靴鰒�らしている。��つ�`は、誤り�ﾙ��v路を�啣修靴燭海函△海譴砲茲螢如璽燭凌�頼性を�屬押∈篤匹濆�みをできるだけ少なくした。ただし、そのアルゴリズムなどの詳細は語らない。

STEC社は、MLC NANDフラッシュの��命が��っていくことを�i提として、新たに耐久性（endurance）を�h価する尺度を導入した。これまではフラッシュメモリ単��の書き換え�v数を尺度としてきたが、実際のSSDの尺度として書き換え�v数は適切ではないと考えているからだ。いわばオーバースペックにならないような実際の使われ�気��i提とした尺度である。例えば100GBのSSDの場合、1日10�v書き換えると1000GB/日（1TB/日）のメモリを使うことに相当すると考える(図2)。MLCフラッシュだけでは20日間、すなわち200�vしかもたないとすると、SSDの��命は20TB分に相当する。セルを平均化するアルゴリズムを�{加して500日間は�eつとするなら、500TB分の容量を使えることになる。さらに、開発したCellCare�\術を使えば1800日以�屬箸靴�1.8PB分の容量を使えることになる。

図2　SSDの��命が尽きるまでの書き込める最�jの容量で�h価　出�Z：STEC

この考え�気魯灰好箸砲皹惇xする。TB当たりの平均書き込みコスト（$/TBw）が、MLCだけでは12.8ドル/TBwになり、500日分のMLCなら0.85ドル/TBwになる。さらにCellCare�\術を使えば0.24ドル/TBwと���Qできる。

�W価なcMLCと高価な企業グレードのeMLCについて耐久性の�`�Y値を設定、耐久試�xを行った。耐久性を高める基本的な考え�気�、例えば企業グレードでは、24/7（24時間7日間休みなくという�T味から、常時休みなく、という�T��）5�Q間ずっと使うことを�i提とする。これは、STEC社がSSDを5�Q保証していることによる。1日27�v書き換えるとして5�Q間、400GBのSSDを動作させると19.7PB分の容量を使えることに相当する。そこで27×365×5＝4万9275�vとして、eMLC SSDは6万�vを�`�Yにした。同様に�c�撻哀譟璽匹��W価なcMLC SSDは1日10�vのランダム書き込みを行うとして、4万�vの�`�Yを設定した（図3）。

図3　SSDの実際の耐久性は�Pばせる　出�Z：STEC

CellCare�\術を�W��して、30nm��のeMLCフラッシュのSSDで6万�vのサイクルをクリア、20nm��のcMLCフラッシュSSDで4万�vのサイクルをクリアしたという。書き換え耐久性の実�xでは、30nm��のeMLCフラッシュメモリを搭載した量��ドライブを35��テストし、CellCare�\術を使わないSSDも比較��に5��試�xした。この�T果、CellCare�\術を使わないSSDは3.3万�vから�T��不可�Δ淵┘蕁爾鯣��擇靴�。この後行ったデータ保�e��性試�x後には5����て�n働しなかった。データ保�e��性は、書き換えの耐久性試�xを行った後で�h価した。ここでは、40℃で3ヵ月間保�Tし、記憶内容が消えずに維�eされているかどうかを�h価した。

同様に20nm��のcMLCフラッシュでは、CellCare�\術を適��しないSSDはわずか3000�vでエラーを��こしたが、CellCare�\術のSSDは4万�vをクリアした。

以�屬暦T果から、MLCのNANDフラッシュは、微細化によって書き換え�v数が劣化するものの、SSD�笋旅�夫によってSSDとしての書き換え�v数を4万�v、6万�vと�Pばすことができ、商��レベルに達しているといえそうだ。