1 パッケージ SSD essd (embedded-ssd) シリーズ SSD ソリューションの新たな進化ステージ 各種電子機器において HDD を代替 補完するストレージデバイスとして SSD( ソリッドステートドライブ ) の導入が急速に進んでいます SSD の性能を左右するのは搭載されるメモリコントローラ IC です TDK の新製品 1 パッケージ SSD essd シリーズ は マルチチップパッケージ技術により SLC(2 値 )NAND フラッシュメモリと先進のメモリコントローラ IC GBDriver RS3 を BGA(Ball Grid Array) 型で 1 パッケージ化した SATA ストレージ IC モジュールコネクタなしにマザーボードに直付けできるため 大幅な省スペース化および実装コストの低減が可能 モバイル機器をはじめ 3D テレビや BD プレーヤ / レコーダ デジタルカメラ カムコーダなどの AV 機器 多機能プリンタや金融 /ATM/ キオスク端末をはじめとする組み込み機器向けなど 幅広い分野での応用を可能にします 市場ニーズに応えた 1 パッケージ化の達成により SSD ソリューションは新たな時代を迎えようとしています 01
処理速度1 パッケージ SSD essd(embedded-ssd) シリーズ SSD と HDD がすみ分け 連携するクラウド時代のストレージシステム デジタル化やインターネット クラウドコンピューティングなどの普及により 日々生成される情報量は加速度的に増大し 2007 年に使用可能なストレージ総容量を上回って以来 そのギャップはますます広がっています ストレージ総容量の8 割近くはHDD によって担われていますが 近年 SSD の伸びが目立っています SSD はビット単価ではHDD よりも高いものの 高速アクセスと低発熱が特長で消費電力の削減に効果的です そこでデータセンターなどでは HDD を主体としながらも アクセス頻度が高いアクティブなデータはSSD データの書き換えがほとんどないアーカイブ用としては磁気テープや光ディスクを利用するなど ストレージシス テムを階層化することで 増大する情報量への対応を進めています SSD とHDD がそれぞれの持ち味を生かして すみ分け 連携するのがクラウドコンピューティング時代のストレージシステム 階層化されたストレージの最上層にSSD を据えることで 導入コストや冷却費用も含めたランニングコストの大幅削減など システム全体の効率化ももたらします また 電子機器の多機能化 高性能化に伴い 近年は AV 機器やデジタル家電 カーナビゲーションシステムなどにおいても SSD が搭載されるようになりました 小型軽量で耐衝撃性にもすぐれ HDD とくらべて低消費電力であるSSD は モバイル機器においても最適なストレージデバイスとなっています 3000 生成デジタル情報量 情報量 ( エクサバイト =10 18 Bytes) 2500 2000 1500 1000 500 2007 年頃から生成デジタル情報量が 使用可能なストレージ容量を上回るようになったと推算されている ストレージ可能容量フラッシュメモリ磁気テープ光ディスク HDD 0 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013( 年 ) アクセス速度 ( ナノ秒 ) 10 4 10 3 10 2 10 不揮発性メモリ 揮発性メモリ 光ディスク HDD SDD DRAM SDD 高速 HDD 中 低速 HDD 磁気テープ 光ディスク 高速 低消費電力の SSD を最上層に据える階層化により ストレージ全体の高速化 効率化 省電力化が図れる SRAM 1 1M 1G 1T メモリ容量 (bit) メモリ容量 02
メモリコントローラ IC とフラッシュメモリを 1 パッケージ化 SSD はもともと2.5 インチHDD の互換ストレージとして開発されたデバイスで NAND 型フラッシュメモリとメモリコントローラIC などで構成され インタフェースを通じてコンピュータなどのホストとの通信を実行します SSD の書き換え速度や寿命 信頼性などに大きく関わるのはメモリコントローラIC です メモリコントローラIC がSSD の頭脳であり心臓部といわれる理由もここにあります 独自開発のアルゴリズムが実現する高信頼性により 業界から高い評価を得ているのが TDK のメモリコントローラIC GBDriver シリーズ 2001 年に販売開始したSA シリーズを皮切りに PATA(IDE) SATA 汎用メモリバス対応など 各種インタフェース に対応した製品を開発 産業用途や組み込み機器用途向けを中心に 累積出荷数は 5000 万個以上にも及ぶ高性能 高信頼性のメモリコントローラ IC です GBDriver を搭載したTDK のSSD の小型化も進行しています 2.5 インチタイプ ハーフスリムタイプに続き TDK がこのほど新開発したのが 1 パッケージSSD essd シリーズ 高速 高信頼性を誇る先進メモリコントローラIC GBDriver RS3 とSLC(2 値 )NAND 型フラッシュメモリを1 パッケージ化した小型オンボードタイプのSATA ストレージIC モバイル機器やデジタル家電 組み込み機器向けなど SSD の応用可能性を大きく広げます Year 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 NAND デザインルール NAND SLC ブロックサイズ MLC GBDriver Bus ATA SATA 250nm SA 160nm 16kByte SA2 RA RA2 130nm RA3 90nm 6x nm 5x nm 4x nm 3x nm 2x nm 1x nm 128kByte 256kByte 512kByte 256kByte 512kByte 1MByte XR RA6 RA7 RA8 RA4 RS1 RS2 RS3 構成容量 CF SSD 2GB 4GB 8GB 16GB 32GB 8GB 16GB 64GB 128GB GBDriver ECC 能力 NAND Endurance NAND Retention 30 万回 2bit 4bit 8bit 15bit 44bit 10 万回 5 万回 10 年 RA4 RB4 RA6 Write Read RA7 RS1 RA8 RS2 先進の GBDriver RS3 では Read: 200MB/s Write: 90MB/s の高速アクセスを実現 RS3 0 50 100 150 200(MB/s) HDD Testerにて測定 03
高信頼性と長寿命化を実現する各種機能を搭載 HDD のようにメカニックな機構をもたないとはいえ SSD には長寿命化を阻む根本的な弱点があります それはフラッシュメモリの書き換え回数には制限があることです 書き換えが特定のブロックに集中すると メモリ素子の酸化膜が傷つき ついには書き込み不能となってしまうのです そこで 専用のアルゴリズムにより 各メモリブロックの書き換え ( 消去 ) 回数を均等化することにより メモリ素子の劣化度合いを平準化します これがウェアレベリング技術です TDK のeSSD シリーズに搭載されているメモリコントローラIC GBDriver RS3 では TDK Smart Swap と名づけた先進のグローバルスタティックウェアレべリングを採用しています これは TDK 独自アルゴリズムにより 全領域 ( 全ブロック ) について 書き換え ( 消去 ) 回数をカウントしつつ メモリブロックの均等な置き換えを実行する機能です また フラッシュメ モリはデータ書き込み中に 電源遮断や瞬間的な停電が起きると 書き込もうとしたデータばかりでなく 以前の保存データも消失してしまうという危険性があります こうした巻き添えデータエラーに対しても TDK 独自アルゴリズムによって その発生リスクを極小化する機能を備えています さらには データの改ざん 漏洩 不正コピーなどに対する万全のセキュリティ機能 SSD 寿命を 見える化 する SMART コマンドなど さまざまな機能が満載されています 先進のメモリコントローラIC GBDriver RS3 を搭載したeSSD シリーズは SSD を新たな進化ステージに押し上げたフラッシュストレージIC マザーボードに直付けできるBGA 型の1 パッケージとしたことで SSD の応用範囲は モバイル機器や AV 機器 産業機器や組み込み機器向けなど 多種多様な分野での SSD ソリューションに貢献します はんだボール 1 パッケージ SSD essd シリーズ マザーボードに直付けできる BGA(Ball Grid Array) パッケージ SATA2 インタフェース フラッシュメモリ メモリコントローラ IC GBDriver RS3 RAM CPU Application 全領域スタティック ウェアレベリング機能 フラッシュメモリの全領域 ( 全ブロック ) について 書き換え ( 消去 ) 回数をカウントしつつ メモリブロックの均等な置き換えを実行 データランダマイズ機能同一データが連続しないように データパターンランダムに配置 記録することで 自動的に書き込み時のエラーを発生しにくくする機能 リードリトライ ( 再読み出し ) 機能 ( オプション ) エラー訂正回数を減らすことで 書き換え回数を低減 データの信頼性を維持しながらSSDの長寿命化を実現 オートリフレッシュ機能システムからアクセスのない場合に 自動的に内部データを更新し 正しいデータに戻す機能 セキュリティ機能パスワードロック機能 AES128Bit 暗号化機能 (CBCモード) データ完全消去機能 (Trimコマンド対応) など 万全のセキュリティ機能 寿命診断ソフト TDK SMART TDKホームページで公開している寿命診断ソフト TDK SMART により SSD 寿命の 見える化 を実現 1 パッケージ化により SSD のアプリケーションがさらに拡大 04
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