NANDフラッシュとは？

NANDフラッシュとは？

NANDフラッシュは、ソリッドステートドライブ（SSD）を可能にする技術です。回転する磁気プラッターにデータを保存するハードドライブとは異なり、NANDフラッシュは数百万の小さなメモリセルにデータを保存します。各セルは電荷を保持できるトランジスタです。電荷の有無が1または0を表し、これはコンピュータが理解するバイナリ言語です。

NANDセルのトランジスタには、フローティングゲートと呼ばれる特別な層があり、絶縁材料で囲まれています。電圧を印加すると、電子が絶縁体をトンネル効果で通過し、フローティングゲートに閉じ込められます。この閉じ込められた電荷がトランジスタのしきい値電圧を変化させ、それを測定して保存されたデータを読み取ります。絶縁は良好ですが完全ではないため、NANDセルは最終的に摩耗します。

NANDはページ、ブロック、プレーンで構成されています。ページは読み取りまたは書き込みが可能な最小単位で、通常16KBです。ブロックには多数のページが含まれ、通常256以上です。重要な点は、ページを直接上書きできないことです。最初にブロック全体を消去してから、新しいデータを書き込む必要があります。これが、SSDにガベージコレクションとウェアレベリングを管理するコントローラが必要な理由です。

NANDの種類によって、各セルが保存できるビット数が決まります。SLCは1セルあたり1ビット、MLCは2ビット、TLCは3ビット、QLCは4ビットを保存します。セルあたりのビット数が多いほど、コストが低く容量が大きくなりますが、速度が遅くなり耐久性が低下します。SSD内のコントローラは、マルチビットセルの異なる電荷レベルを区別するためにより多くの処理を行う必要があります。

最新のSSDは3D NANDを使用しており、セルを横に並べるのではなく、垂直に層状に積み重ねます。これにより、セルを縮小することなく密度が向上し、セルの信頼性低下を防ぎます。現在の3D NANDは200層以上あり、メーカーは500層以上を目指して開発を進めています。層が多いほど、SSDはより安価で高速かつ信頼性が高くなります。