Pseudo SLC(pSLC) の理解を深める

疑似(Pseudo　以下、疑似と表示) NAND（pSLC）技術は、NANDフラッシュストレージにおける最新の最先端ソリューションです。コントローラー/ファームウェアを使用して、TLCおよびMLC NANDフラッシュセルをSLC NANDセルのように動作させ、トリプルセルまたはマルチセルカードの各セルに1ビットのデータだけを格納します。これにより、ダイの性能と寿命が向上しますが、記憶容量は減少します。Delkin Devicesは、擬似シングルレベルセル（pSLC）を含む、世界クラスの産業用組み込みOEMアプリケーションフラッシュメモリソリューションとSSDで業界をリードしています。

疑似 シングルレベルセル（pSLC）とは？

疑似シングルレベルセルにより、TLC、MLCのようなマルチレベルのセル構造を持つNAND技術を使用して、セルあたりの保存ビット数を1ビットに減らすことが可能になります。これはSLC NANDセルと同じようなものになります。　たとえば、セルあたり3ビットを保存するTLCフラッシュが、pSLCモードに設定すると、保存されるビットは1ビットに減少します。　これにより、TLCフラッシュはSLCカードのように動作します。このように、TLCセルは信頼性と寿命を向上させながら、TLC技術の低コストの利点を活かすことができるのです。

pSLCの長所と短所

疑似SLC技術には、独自の利点と欠点があります。最終的には、pSLCベースのソリューションが特定のプロジェクトに適しているかどうかを判断するために、アプリケーションの最も重要とされるニーズを評価する必要があります。例えば、SLCベースのソリューションは性能とコストに関しては優れています。しかし、通常SLCベースのソリューションには価格の柔軟性、頻繁なダイ/コントローラーの改訂、サプライチェーンの安定性の欠如などの欠点が伴います。

pSLCモードの長所

標準的なSLCと比較してコスト効率が高く、ビットあたりのコストが大幅に低くなります。
pSLCモードは、MLC、TLC、とSLCアーキテクチャの中間の「調整役」として役割りを果たし製品の寿命と性能を向上させます。言い換えれば、pSLCはすべての世界のベストを提供することができますが、いくつかのトレードオフがあります。

pSLCの短所

pSLCの特徴は、標準的なSLC対応製品よりも性能と寿命（P/Eサイクル）が低いことです。
pSLCモードで動作している間は、より大きなP/Eサイクル耐久性を得るために、ネイティブ・ダイの総容量を犠牲にすることになります。3D pSLCソリューションを使用する場合、動作が遅くなり、書き込み耐久性が低下します。
現状、TLC、MLC、QLCが典型的なダイアーキテクチャであるため、pSLCパッケージNANDソリューションは、割り当て不足、価格変動、頻繁な部品番号の変更や改訂に相当するダイ/コントローラの頻繁な改訂など、業界の落とし穴を経験することになります。

容量の変化量

pSLCモードはすべてのマルチレベル・セル技術で使用できます。その場合pSLCモードでは、NAND容量は以下のように縮小します。

  MLC NAND容量：50％
  TLC NAND容量：66.6％
  QLC NAND容量: 75％

3D NANDの進化の中でpSLCを理解する

2D NANDフラッシュは20年以上前から存在していましたが、そのセルは平面的なサイド・バイ・サイドでしかデータを保存できませんでした。より高い3D TLC密度の開始点のおかげで、余分な動作容量が3D技術でより多くのpSLCオプションを提供し、産業用アプリケーションに実行可能なオプションを作成します。
3D NAND技術が存在する以前は、2D SLCとMLCはダイの縮小とコントローラ/ファームウェアの分割を特徴とし、扱いにくい一方で、ローエンドの容量消滅は最小限でした。3D NANDの誕生後、技術はダイのリビジョン変更から、垂直マトリックスに積層されたセル層のチェンジャーに移行し、より多くのストレージを保持できるようになった。また、P/Eサイクルのような大規模な密度の急上昇のおかげで、2D SLCを無意味なものにしました。さらに、産業用アプリケーションが3D TLC技術を採用するにつれ、時代遅れの2D SLCモデルとの間に密度のギャップが生じました。

オーバープロビジョニング、TLC、SLCのトレードオフ

最終的には、顧客は2つのNAND技術間のトレードオフを正確に比較検討し、何が自分のアプリケーションに最も適しているかを判断する必要があります。最小ストレージ密度が増加することで、ビットあたりのコストは低下しますが、1つのセル内に複数のビットを格納するセルアーキテクチャは、書き込みと読み出しプロセスでより正確な要求が発生するため、TLCとQLCフラッシュカードはSLCフラッシュカードよりも動作が遅くなります。さらに、セル・アーキテクチャは書き込み耐久性が低くなります。

SLCが提供するハイエンドの容量、完全なプログラムと消去サイクル、信頼性、耐久性を必要としない顧客は、pSLCを選ぶべきです。強制的なマイグレーションという感覚を避けるため、pSLC製品は階段状のマイグレーション・オプションを提供しています。
一方、オーバープロビジョニングは、NANDの経年劣化に起因する問題に対処します。また、ガベージコレクションやウェアレベリングなど、SSDのバックグラウンド動作のパフォーマンスも向上します。バックグラウンド機能を使用するためにSSDの容量を確保することで、オーバープロビジョニングはNANDの劣化を防ぎます。しかし、オーバープロビジョニングされたSSDは耐久性が向上しますが、pSLC NANDデバイスははるかに大きな耐久性レベルを特徴とします。