Samsungソリッドステートドライブ：速度を向上

時間が経ち、変化とテクノロジーに関するすべてが例外ではありません。 数年前であれば、ソリッドステートドライブでホストすることは目新しいことでしたが、今ではこれがすでに標準となっています。 それほど前のことではありませんが、少額のSSDでもコストがかかります。これは、ホスティング事業者が原則として「ハイブリッド」SSDホスティングを提供してお金を節約したためです。顧客データベースをソリッドステートドライブに置き、サイトファイルの残りを通常のハードドライブに置きました。 SSDがより手頃な価格になると、企業はホスティングインフラストラクチャを完全にソリッドステートドライブに切り替え始めました。 高スループットと低トランザクションレイテンシにより、多くのデータセンターは、ハードドライブ（HDD）ではなくソリッドステートドライブ（SSD）の使用を選択する必要があります。 これにより、生産性の遅延が回避され、サーバーファームの効率と信頼性が向上し、運用コストの削減も可能になります。 私たちも例外ではなく、かなり長い間、超高速SSDストレージで仮想ホスティングを提供してきました。







多くの場合、データセンターに適したSSDを選択するのは長くて複雑なプロセスです。市場で利用可能なすべてのNANDフラッシュドライブとフラッシュメモリのタイプが同じではないことが知られているため、多くの異なるサプライヤー、SSDのタイプを調査および評価する必要があります。 サーバーファームで長期間使用するためのソリッドステートドライブの誤った選択は、経済的なマイナスの結果だけでなく、多くの問題を抱えています。 ドライブは時期尚早に故障する可能性があり、一定の書き込み速度は低下しますが、逆にドライブアレイの遅延は増加します。



お客様に提供するサーバーの多くは、Samsung SSDを使用しています。 2014年、サムスン電子は850 Proおよび850 EVO SATA SSDシリーズで最初の3D NANDフラッシュメモリ（V-NAND）の量産開始を発表しました。 SSD 850 Proは、32層MLC 3D V-NANDテクノロジーに基づいた最初の量産フラッシュドライブです。



2013年まで、サムスン電子はTLC NANDのSSDの唯一のメーカーでした。 19 nm TLC NANDと128 Gbの結晶密度を備えた有名な840 EVOモデルは、2011年以降、高い市場での地位を占めています。 現時点では、同社は消費者SSDの生産におけるリーダーであるだけでなく、この分野の主要な革新者でもあります。 サムスンが過去数年にわたってこの市場を征服したと言っても過言ではありません。 Trendfocusによると、同社のシェアは世界のソリッドステートドライブ市場の40％近くに達しました。



SSD 830（2011）および840 Pro（2014）は、サムスンの製品をいわゆる「ゴールドスタンダード」に導いた最初のSSDの1つです。 これらの製品はすぐにニッチ市場を占有し、高価格帯の高性能パーソナルコンピューター向けの最高のSATA SSDの称号を獲得しました。 大衆ユーザー向けに、ドライブシリーズ840および840 EVOがリリースされました。 革新は、ドライブでの3ビットTLC NANDの使用でした。 この技術の使用により、製品のコストは大幅に削減され、同社は競合他社よりも数年先んじていました。 同社が開発したMDXコントローラーとTLC NANDは、840 PROの高性能を保証しました。



時間が経つにつれて、Samsungは3D V-NANDとして知られる3次元フラッシュメモリを連続生産で発売しました。 そのおかげで、フラッシュメモリクリスタルのスケーラビリティの問題が解決され、セルを3つのプレーンに配置することで、クリスタルのデータストレージ密度をさらに高めることが可能になりました。 すでに述べたように、2014年、Samsung Electronicsは850 Proおよび850 EVO SATA SSDシリーズの最初の3D NANDフラッシュメモリの量産開始を発表しました。 次に、SSD 850 Proは、32層技術MLC 3D V-NANDに基づいて作成された最初のシリアルフラッシュドライブになりました。







使用中、スタック内のメモリセルの位置のおかげで、3D V-NANDテクノロジーが最良の側面を示しています。チップ領域がより効率的に使用され、より多くのメモリセルをチップに配置できます。 V-NANDの第1世代には24層のメモリセルがあり、第2世代は32、第3世代は48です。ところで、V-NAND第1世代に基づくSSDの使用により、パフォーマンスが20％向上し、信頼性が2倍になりました。 これが、第2世代および第3世代のV-NANDの次の革新的な開発の推進力でした。



850 Pro SSD（32層MLC 3D V-NANDに基づく）は、パフォーマンスと信頼性の大幅な向上が特徴です。 その価値について話すと、かなり高いです。 そのため、同社は高性能と信頼性を兼ね備えながら、手頃な価格を維持できる大量生産製品の開発を開始しました。 そのため、850シリーズEVO SSDの光を見ました。その3次元フラッシュメモリは、多層3D V-NANDとTLC NANDアーキテクチャを組み合わせたものです。



現時点では、850 PROおよび850 EVOシニアボリュームは2つの異なる製品です。 850 PROは2ビットMLCメモリを使用し、850 EVOは3ビットTLCを使用します。



850シリーズのソリッドステートドライブは常に進化しており、2015年に同社は2 TB SSDをリリースしました。 850 Pro半導体クリスタルで使用される32層MLC V-NANDの容量は、86 Gbpsから128 Gbpsに増加しました。 850 EVOでは、容量は-128 Gbpsのままです。 850 EVOの結晶のこのような容量は、2ビットではなく3ビットの情報を各セルに記録することで以前に説明されました。



2015年後半、サムスンは256 Gb 3D V-NANDフラッシュメモリチップの量産開始を発表しました。 彼らは、第3世代のV-NAND-48層3ビットTLCメモリを使用しました。 1つの基板で256 Gbpsの容量を持つ使用済みの半導体結晶を使用したおかげで、数テラバイトの容量を持つSSDを製造することが可能になりました。 2016年の初めに、既存の850および950シリーズを新しい第3世代V-NANDに移行することが計画されていました。 しかし、新しいテクノロジーへの移行は実際にはそれほど速くありませんでした。



850 EVOシリーズドライブは、第3世代の新しい第3世代TLC 3D V-NANDで更新されました（層の数と結晶の容量が増加しました）。 第3世代の新しいTLC 3D V-NANDの製造には、より細かい製造プロセスが使用されたことに注意してください。







第3世代の第3世代TLC 3D V-NANDフラッシュメモリチップは、前世代よりも30％少ないエネルギーを消費しますが、同時にサイズが40％小さくなり、ストレージのコストを削減できました。



第3世代の第3世代48層TLC 3D V-NANDを使用すると、使い慣れたフォームファクター（2.5インチ）を維持しながら、ソリッドステートドライブの容量を4 TBに増やすことができました。 最大1 TBの容量を持つ850シリーズSSDはMGXコントローラーを使用し、2および4 TBはMHXを使用しました。 850 TB 2 EVO SSDで使用されていたMHXコントローラーは4 GBのDRAMをサポートしているため、4 TB SSD 850 EVOでも使用されました。 850 EVO v2 DRAMには、より新しいタイプのメモリ標準LPDDR3が搭載されています。 同時に、そのサイズは同じままで、ギガバイトのストレージ容量ごとに1 MBのバッファー容量があります。







ソリッドステートドライブの技術的特性、つまり容量が1 TBから4 TBに増加すると、データ転送速度も増加するはずです。 しかし、4 TBの出現でわかるように、Samsung 850 EVOは、SATA 6 Gb / sインターフェースの帯域幅制限に近い速度でデータを読み書きできます。これは、500 GB、1 TB、2 TBの容量を持つ850 EVOバージョンと同じです。 4 KBのブロックの1秒あたり98000/90000入力/出力操作（1秒あたりの入力/出力操作）のレベルでの任意の読み取り/書き込みの最大速度。 このようなドライブの消費電力は、アクティブな読み取り/書き込み操作中に3.1 / 3.6 Wです。







SSD 850 EVO 4 TBドライブの保証リソースに関するいくつかの言葉。 サムスンはこれらのドライブで5年間の保証または300 TBの記録を提供しますが、SSD 850 EVO 2 TBを超えないため、現時点ではユーザーを満足させるものはありません。 同時に、新しい第3世代V-NANDのおかげで、4テラバイトのソリッドステートドライブはいくつかの革新をもたらします。 レベルの数を32から48に増やすことに加えて、V-NANDで使用される「チャージトラップ」と呼ばれる開発にいくつかの変更が加えられました（NANDプレーナフラッシュメモリではフローティングゲートトランジスタが使用されます） ：化合物間に追加の金属層が追加され、結晶のI / O領域がより思慮深くコンパクトになりました。その結果、セル密度が32レベルTLCの1.86 Gbit / mm ^ 2から2.6 Gbit / mm ^ 2に増加しました。 4 TB 850 EVO SSDの48レベルのTLC用。







もう1つの「トリック」サムスンは、2015年にISSCCで発表したF-Chipです。 基本的に、SSDのハードウェアアーキテクチャは、コントローラー、NANDフラッシュメモリ、およびDRAMで構成されます。 F-Chipは、DRAMのFB-DIMM（完全バッファ型デュアルインラインメモリモジュール）と同じ原理で動作します。 FB-DIMMは、導体の数を減らしながらモジュールの周波数を大幅に増やすことができる新しいタイプのサーバーメモリであり、シリアルインターフェースのおかげで、サーバー上の合計メモリを増やすことができることを思い出してくださいすべての信号、データだけでなく、アドレス送信も。 そのため、マルチドロップバスを使用してSSDコントローラーをNANDチップスタックに直接接続する代わりに、SSDを4つのNANDクリスタルの2つのグループに接続するF-Chipインターフェイスが使用されます。 小さなFチップにはNANDスタックと同じBGAパッケージが含まれているため、NANDへの接続には8または16ではなく4チップのみが使用されます。Fチップが占める面積は0.057 mm ^ 2です。



それを企業のSSDと比較してみてください。企業のSSDのパフォーマンスと指標は、コンシューマシステムよりも1桁高いのでしょうか。 それは完全に真実ではありません。 この容量のSSDは通常、サーバーとデータセンター向けに設計されており、信頼性とパフォーマンスを向上させる多くのテクノロジをサポートしているため、価格が高くなります。 たとえば、サムスンの3.84 TBサムスン製PM863（SATA）ドライブのコストは約2,200ドルで、市場にあるPM1633（SAS）3.84 TBは3,092ドルからです。 より高いパフォーマンス、容量、および耐久性を備えたSSDの価格の制限が変わる可能性があることは周知の事実です（「無限は制限ではありません」）。 企業はすでに市場に10 TBを超える容量の2.5インチSSDを導入しています。価格はそれぞれ10,000ドルを超え、20,000ドルで、より専門的なソリューションを注文できます。 したがって、Samsung SSD 850 EVO 4TBに1,500ドルという価格は、非常に忍容性があり、収益性もあります。

サムスンのイノベーションについて一言

2016年

昨年、サムスンは第4世代の64層3D NANDを発表しました。 この第4世代のV-NANDは現在量産中で、今後数か月で多くの製品セグメントで利用可能になります。 ほとんどの製品は、256 GBまたは512 GBのTLCマトリックスを使用します。





64ギガビット256ギガビットV-NANDおよび1 TB M.2 SSD



第3世代の48層V-NANDと比較して、64層V-NANDは同じ読み取りパフォーマンスを提供しますが、書き込みパフォーマンスは11％向上します。 エネルギー消費の改善。 Samsungは、64層のV-NAND TLCは合計7,000〜20,000の読み取り/書き込みサイクル向けに設計されていると主張しています。 64層の256 GBチップの製造は、サムスンが現在第4世代のV-NANDチップの生産を増やしていることを示しており、そのようなチップ（たとえば、SSD、メモリカードなど）に基づく新製品を期待するのは当然です。

2017年

先週、Samsungは第5世代の96層V-NANDを発表しました。 サムスンの第5世代フラッシュメモリは、128 GBの容量を持つQLC NAND（1つのセルに4ビットを格納できます）です。



サムスンはZ-NANDメモリの更新バージョンも導入しました。この利点は、既存のフラッシュメモリよりも遅延が少ないことです。 SLCセルに基づくV-NANDの既存の3Dアーキテクチャを変更すると、読み取りレイテンシが3µsになり、V-NANDフラッシュメモリ（MLCまたはTLC）と比較して15倍の速度が得られます。 Z-NANDが最初に構築した製品は、合計読み取りレイテンシが15µs未満のZ-SSD SZ985です。 SZ985 Z-SSDは、TLCベースの高性能エンタープライズクラスSSDより5.5倍高速です。 サムスンは、SLCの代わりにMLC NANDに基づいたZ-NANDの第2世代を導入しました。 読み取り操作のレイテンシは3µsではなく5µsですが、より高いデータストレージ密度が提供されます。 有望な新しいZ-NANDメモリ技術に加えて、同社は相転移とST-MRAM磁気抵抗メモリに基づいたメモリ技術に取り組んでいます。



提示されたSSD（前述のV-NANDテクノロジーに基づく）には、QLC V-NANDに基づく128ビット2.5インチSAS SSDがあります。 クリスタルは32個のクリスタル構造（スタック）に詰められ、そのようなSSDはBGAタイプのケースに入れられます。



サムスンは以前、エンタープライズクラスのSSDのフォームファクターを導入しました。これは現在NGSFFと呼ばれています。 30.5 mm x 110 mmのプリント基板は、一般的なM.2フォームファクターよりも大幅に幅が広くなっています。 プリント回路基板は金属ベース上に構築されているため、ホットスワップ可能なストレージが可能です。 サムスンは、コードネーム「ミッションピーク」の1Uサーバーをデモしました。PM983フォームファクターNGSFFの36台のSS9ドライブの合計容量は576TBで、各SSDは16TBです。



Samsungは、処理中にSSDがデータをブロックに変換しない新しいキー/バリューテクノロジーを開発しています。 テクノロジー自体の名前はそれ自体を物語っています-「キー」キーは、データの場所を直接指定する機能を提供します。その結果、スケーラブルなパフォーマンスと容量パラメーターを取得し、データ入出力の速度を向上させます。 SamsungのEnterprice SSDはNVMe 1.3コントローラーメモリバッファーとIO決定論をサポートしています。これにより、あるセットでの操作、別のセットでの操作のブロックを回避できます。



時間はまだ止まっておらず、それぞれ新しいテクノロジーの作成と実装も同じです。 今日の市場では、あらゆるユーザーを最適に満足させるさまざまなオファーが提示されています。 すべてはあなたのニーズと能力によってのみ制限されます。



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