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オーバープロビジョニング (OP) の利点
SSD の耐久性を向上させる方法

オーバープロビジョニングを用いて SSD を構成する理由と、SSD コントローラに対する利点を理解するには、SSD の基本的な動作方式と、不揮発性の NAND フラッシュメモリの制限事項をよく理解する必要があります。

それぞれの NAND フラッシュセルは、そのプログラムとイレーズ回数 (P/E) に基づいた有限の予想寿命を持っており、NAND フラッシュメモリのメーカーでの製造行程時に特徴付けられます。これは NAND フラッシュセルで実行される各プログラムおよびイレーズ機能が、フラッシュセルの記憶や電荷の信頼性を低下させ、結果的にデータの整合性を脅かすことになるためです。

しかし NAND の構造が平面から立体に移行するにつれて、NAND の耐久性が向上するとともにダイの密度が高くなり、また製造コストが低下したため、SSD が手頃な価格になっています。

要約すると、SSD の耐久性に影響する主要要素は、以下の3つです:

  • NAND フラッシュのプログラミング/イレーズ回数、および読み取り/プログラミング/イレーズ動作の難易度 (この場合のジオメトリーには、2D 対 3D の製造テクノロジーが含まれます)
  • SSD 容量
  • SSD コントローラの容量と効率 (ガーベジコレクション、書き込み増幅率、ブロック管理、ウェアレベリング、誤り訂正符号)
OP により SSD の耐久性を向上させる方法

各 NAND フラッシュメモリのダイは、更に複数のページを含んだ複数のブロックで構築されます。

NAND フラッシュはページレベルで読み書きが可能ですが、イレーズはブロックレベルでのみ可能です。

あるブロック内のすでにプログラミング済のページで、単一ページの変更またはイレーズが必要な場合は、複数のページから成る全体のブロックコンテンツを最初に一時メモリに読み出し、新しいブロックコンテンツを同じブロックアドレスにプログラミングできるようにする前に、イレーズしなければなりません。

参照

このような「冗長な」読み出し~変更~書込みサイクルを行わずに、NAND フラッシュ内のブロックにページを直接書き込むことができる唯一の方法は、ページを空き状態にしておくことです。

多数のブロックを空き状態に保ったまま、オーバープロビジョニングでパフォーマンスを一定に維持することにより、特にランダム書き込みのシナリオでは、最も高い書き込み増幅率 (WAF) が得られます。[1]

  1. JESD219: Solid-State Drive (SSD) Endurance Workloads, JEDEC Committee (http://www.jedec.org/standards-documents/docs/jesd219a).これらのクライアントおよびエンタープライズの作業負荷は、業界が SSD を評価し、SSD でサポートされている定格 TBW を得るための標準値を示します。ユーザーの作業負荷は変化する可能性があり、またユーザーアプリケーションからの固有の WAF のために、関連する TBW の仕様は時間の経過と共にユーザーの作業負荷より上昇または下降する可能性があります。

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