SLC、MLC、TLC、QLC、4種類のSSDについて徹底解説

SSDを選ぶ時に一応知っておきたい知識として、使われているNANDフラッシュの種類という要素がある。現在は「SLC」「MLC」「TLC」「QLC」の4種類があって、それぞれ長所と短所を備えている。順番に解説します。

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最終更新日:2018/3/22

SSDの中身「NANDフラッシュ」

最初にSSDの中身について確認しておく。SATA接続のSSDはプラスチックや金属で出来たパッケージの中に入っていますが、PCI Expressで接続するNVMe SSDの場合は見ての通り、中身がむき出しです。

  • A:コントローラ
  • B:DDRメモリ
  • C:NANDフラッシュ

SSDは基本的に以上の3つのパーツを搭載している。接続部分に最も近い場所に「コントローラ」、その次に「DDRメモリ」、そして「NANDフラッシュ」です。

「コントローラ」はシステムから送られた命令(例えばフォルダのコピペなど)を処理してNANDフラッシュ上であれこれと仕事をさせる部分。SSD黎明期には、このコントローラの性能が甘かったためプチフリーズという現象が多発していたが、今は滅多に見れられない。

「DDRメモリ」はSSDの速度を改善するために、データを一時的にキャッシュする場所。キャッシュ容量の多いSSDほど、大きなファイルサイズの転送を行っても極めて高速な転送速度を維持出来ます。逆にキャッシュが用意されていないと遅くなります。

KingSpec、Colorful、KingFastに代表される格安SSDには、このDDRメモリを使ったキャッシュが内蔵されていないことが多いので読み書き速度が遅い傾向にある(シーケンシャル速度が500MB/s以上出てくれない)

そして最後に「NANDフラッシュ」。まさしくデータが実際に格納されている場所になります。「SLC」「MLC」「TLC」というキーワードは、このNANDフラッシュの種類を指している(と思えば大丈夫)。

NANDフラッシュとは

NAND型フラッシュメモリは、セルと呼ばれる小さな区画にビット単位の情報を保存することが出来る。そして保存された情報は、電圧の変化(強さ)を使ってオンオフを切り替え、コピーしたり削除したり出来るという仕組み。

でですね…。SSDの容量はこのNANDフラッシュに刻み込まれている「セルの数」で決まるわけです。セルの数が多ければ多いほど、より大容量のSSDを作れますが、その分面積も大きくなってしまう。

必然的に大量のNANDフラッシュが必要になるし、面積の大きいNANDフラッシュは歩留まり率の低下にもつながり…結果コストが掛かるため、当時一般向けに販売されてばかりのSSDはとても高価なPCパーツでした。

大容量化、低コスト化に貢献「マルチレベルセル」

対処法として生み出されたのが、1つのセルにたくさんのビットを入れるという方法。初代SSDは、1つのセルに対して「1ビット」の情報しか保存できなかった。それを「2ビット」ずつ保存できるようにしよう。

そうすることで、同じ面積のNANDフラッシュでも単純に2倍の容量を実現可能ってことになる。これが「マルチレベルセル」と呼ばれる形式、略して「MLC」ですね。

4種類の「レベルセル」

技術は一旦進歩したら、簡単に足を止めることはない。「MLC」誕生後もNANDフラッシュの改良は続き、「TLC」(トリプルレベルセル)も生まれた。2017年時点、一般向けで最も主流のNANDフラッシュです。

  1. SLC(シングルレベルセル)
  2. MLC(マルチレベルセル)
  3. TLC(トリプルレベルセル)
  4. QLC(クアッドレベルセル)

2017年現在は、以上の4つのレベルセルが存在する。それぞれ、長所と短所がハッキリしてるのが特徴。

1. SLC(シングルレベルセル)

シングルレベルセルでは、1つのセルに1ビットの情報を保存できる。オンオフの2種類だけでデータの管理が出来るため、データの読み書きが極めて正確であり、書き換え回数の上限も9~10万回程度と非常に長い。

SLCを採用しているSSDは、優れた堅牢性、寿命、精度を誇る一方で、非常に広い面積のNANDフラッシュを必要とするため一般向けには価格が高すぎる。もっぱら、現状ではエンタープライズ市場向けに多用されている。

メリット – 長所
  • もっとも寿命が長い
  • 読み書き時、エラーが発生する確率が低い
  • 幅広い温度環境で動作可能
デメリット – 短所
  • 一般向けSSDでは最も高価なタイプ
  • 大容量化はあまり進んでおらず、低容量の製品が多い

一般人向けではなく、完全に企業向けです。SLCタイプのSSDは。

2. MLC(マルチレベルセル)

マルチレベルセルは、1つのセルに2ビットの情報を保存可能。データの管理に使われる電荷は4種類(4段階のオンオフというイメージ)になるため、堅牢性はSLCと比べて一気に劣る。しかし、一般向けSSDの普及に大きく貢献した技術です。

メリット – 長所
  • SLCと比べて、かなり低コストになった
  • 主流のTLCよりも堅牢性に期待できる
デメリット – 短所
  • SLCほどの精度と耐久性は期待できない

SLCでは最大10万回程度の書き換え回数があったが、MLCではその10分の1である1万回程度しか無い。だから数年ごとに乗り換えるという選択肢は(リスクを避けるなら)回避できないだろう。

3. TLC(トリプルレベルセル)

トリプルレベルセルでは、その名の通り1つのセルに3ビットの情報が保存可能に。データの管理に使われる電荷は更に増えて8種類になる。理論上の耐久性能はMLCから更に劣ることになった。

と同時に、一般向けSSDはTLCの登場によって一気に低価格化と大容量化が進んだ。「システムドライブにSSD」は当たり前という時代になってしまうほど、そのインパクトは大きい。

メリット – 長所
  • 一般人が入手できるSSDでは、最も安価なタイプ
  • 大容量SSDも、十分に手が届く価格になった
デメリット – 短所
  • MLCよりも耐久性能は悪く、エンタープライズ市場では見向きもされない

書き換え回数は、3000~5000回程度とされている。初代SLCと比べて20分の1にまで落ち込んだわけだが…。後述する通り、これだけ耐久性能が落ちても実用上は全く問題ないから安心して大丈夫。

4. QLC(クアッドレベルセル)

クアッドレベルセルは2018年から製造が開始される予定。1セルに4ビットもの情報が保存可能で、さらなるSSDの低価格化と大容量化を進める可能性を持つ。電荷は更に倍の16種類。

メリット – 長所
  • おそらく、SSD史上もっとも安価な製品が登場する
デメリット – 短所
  • TLCよりも悪化するであろう耐久性能

実際に、QLC形式のNANDフラッシュを採用したSSDが登場してみないことに分かりませんが、基本的には更に安くなって、耐久度は落ちるというイメージです。

まとめ

NANDタイプSLCMLCTLCQLC
書き換え回数90000~1000008000~100003000~50001000
ビット数/セル1234
耐久性★★★★★★★★☆☆★★☆☆☆★☆☆☆☆
価格★★★★★★★★☆☆★★☆☆☆★☆☆☆☆
用途企業向け一般向け

SLCタイプのSSDは完全に企業向けのパーツで、一般人に手が届く価格ではない。一般人がPCパーツとして選択肢に入るのは「MLC」か「TLC」の2択です。

MLCタイプの場合、TLCと比べて同じ容量でも3~4割ほど価格が高いものの、依然として耐久性に信頼を置けるという理由でシステムドライブにMLCを選ぶ人が多い。

システムドライブ用途なら、少なくとも128GBくらいあれば十分だし、余裕を持って250GB程度で必要十分。

ただ、ぼくはTLCタイプで全然大丈夫だと思ってますけどね。Crucial、Sandisk、東芝(CFD)、Samsungと、色々なメーカーのTLC型SSDを使っていますが故障したことは一度もない。むしろ、HDDが先に不具合を起こす有様ですよ。

  • SSDに対して「不安」を持っている人:理論上、耐久性能がTLCより優れている「MLC」タイプのSSDを選ぼう
  • SSDはHDDよりも頑丈なストレージと思っている人:常に「TLCタイプ」を選んでOK(事実、ぼくは1例を除きTLCしか使ってない)

確かに2008~2009年ごろのSSDは、まだまだ新しいハードウェアで不安定な部分もあった(突然死したり、プチフリしたり)。しかし、最近のSSDは非常に洗練されていて、突然死は滅多にしないし耐久性もHDDよりはるかに高い。

SSDの頑丈さや寿命については以下の記事にまとめておいたので、寿命について興味がある人はついでにどうぞ。

筆者は未だ故障経験なし

SSDを使い始めたのは2014年から。CFD販売のTOSHIBA製SSDをかれこれ4年使っていますが、未だに不具合は無く動き続けています(3年保証は過ぎてしまった)。そしてこの最初の1台が「MLC」タイプのSSDでした。

それから10台ほど「TLC」タイプのSSDを選び続けているが、今のところ「突然死」「プチフリーズ」「データ損壊」などの不具合や障害に遭遇していない。よっぽど悪運に恵まれない限り、SSDが壊れるのは稀だろう。

「MLCタイプ」でオススメなSSD

CSSD-S6T256NHG6Z
規格2.5 inch
インターフェイスSATA 6Gbps
コントローラー非公開
NANDフラッシュ東芝製MLC NAND
シーケンシャル速度Read : 552.4MB/s
Wirte : 512.3MB/s
TBW非公開
保証3年

CFDの有名モデル。使われているNANDは東芝製です。「国産」というワードに惹かれる人には非常にオススメなSSD。250GBで14000~15000円は少々割高だが、安心を買うと思えば良いかと。

Samsung 960 PRO 512GB
規格M.2 Type 2280
インターフェイスNVM Express 1.2
コントローラーSamsung Polaris
NANDフラッシュサムスン製48層 256Gb MLC V-NAND
シーケンシャル速度Read : 3500 MB/s
Wirte : 2100 MB/s
TBW400TB
保証5年

コストが掛かっても良いから、もっと耐久性・信頼性の高いSSDを求めるならサムスンの「960 PRO」がおすすめ。48層構造のNANDフラッシュを使って、無理なく大容量化を実現したV-NAND(MLC)タイプのSSDです。

その上、シーケンシャル速度も驚異的な水準に達しているので「高耐久 & 高性能」の二刀流を実現している。唯一のデメリットは高負荷時の発熱。別途ヒートシンクの取り付けが必要になるのはマイナス点。

追記:2TBモデルを実際に使ってみたので、レビュー記事を用意しました。

「TLCタイプ」でオススメなSSD

Samsung 860 EVO 512GB
規格2.5 inch
インターフェイスSATA 6Gbps
コントローラーSamsung MJX
NANDフラッシュサムスン製64層 TLC V-NAND
シーケンシャル速度Read : 550 MB/s
Wirte : 520 MB/s
TBW300TB
保証5年

TLCタイプで常にオススメしてるのが、サムスン製の860 EVOだ。64層のTLCタイプのNANDを使っており、他のTLC型SSDと比較して50%は多いTBWが強み。512GBモデルの場合、TBWは300TBもある。

普通の使い方(ゲーム含む)をしていれば、保証期間の5年なんて余裕で突破してしまうだろう。少々高いのがキズだが、それだけの価値があると言っていい。

Crucial MX500 500GB
規格2.5 inch
インターフェイスSATA 6Gbps
コントローラーSilicon Motion SM2258
NANDフラッシュMicron製256Gb 64層 3D TLC
シーケンシャル速度Read : 560 MB/s
Wirte : 510 MB/s
TBW180TB
保証5年

日本で高い人気を集めているCrucial製のSSD。2018年1月に、「MX300」の後継モデルとして「MX500」が登場した。サムスン同様、64層のTLC-NANDを採用することで耐久性を若干向上させています。

実際にMX300と比較しながら検証したところ、たしかに進化していました。よって今からCrucial製SSDを買うなら「MX500」を推します。今更「MX300」を選ぶ理由はほとんど無いだろう。

以上、「SLC、MLC、TLC、QLC、4種類のSSDについて徹底解説」でした。

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19 件のコメント

  • 要は壊れないからメーカーが困ってるんですよ。
    複雑にすれば壊れやすくなります。セル数を減らして情報を増やせば当然セルへの負荷(電流?電荷?電子?)が多くなり熱量が増えます。熱は大敵ですから。(信頼性試験の経時変化は高温多湿を加えた環境での劣化を逆算してます。そうもしないと5年保証品は5年前に作って試験確認後となりますから、完成5年後に量産?)
    MLCが流通しそろそろ5年経ちますが、2,3年でHDDは壊れたクレーム?は多いですがSSDは殆ど無く、せいぜい速度落ちくらいです。 それもPC使い道が無い人のクレーム
    SATA3に対するSSDの速度は頭打ちです。 
    PCIeに増設のSSDが速度を上げてますね。これは転機に壊れやすい高速のSSDをボードで提供し買い替えと短寿命での売り上げを上げたいのでしょう。
    (それがダメならOSメーカーにライセンス?で6年以上前のディバイスは認識させない)
    このままSSDの高速が進むとRAMは不要になります。 
    CPUは5年前から5GHzで頭打ち。もうPC市場は価値が稀少でスマホに変わりますかな?

    • マルチコアと同じ様に、SLC(=シングル=単数)の次に出たダブル(≒マルチ=複数)と言う意味で、自作PC界では一般的にMLCはダブルレベルセルの事をさします。
      本来の意味ではTLCやQLCもマルチ(=複数)と呼ばれますが、実際に使われる意味とは異なります。
      巷で誤用が多発している、上位互換や壁ドンなんかと同じパターンです。

  • はじめまして。
    >SSDに対して「不安」を持っている人:OS用にはMLCタイプ、ゲーム用にはTLCタイプを
    これ、逆だと思いますよ。
    信頼性の面ではMLC>TLC
    そして、データの重要性は、止まることが許されないエンタープライズのサーバーでもない限り、OSよりもゲーム+その他の方が高いです。
    OSのデータなんてものは、たとえセルの電圧に不具合があってエラーしたり消失したりしても、再インストールすれば直せます。
    でもゲームのセーブデータやその他のユーザーデータは消えれば終わりです。

    • なるほど~。個人的に、ゲームのインストールよりWindowsの再インストールの方が敷居が高いのでは…と思っていました。
      セーブデータはゲームにもよりますが、Steamのゲームならサーバー側に保存されているのであまり気にしてなかったです。
      ただ、撮影したスクリーンショットや動画は消えてしまうので、データ類はやはりHDDに移すなど対策したほうが良いですね。

  • はじめまして。

    SSDを探してるんですが、表の中の「書き換え回数 90000~100000、8000~10000、3000~5000、1000」や「〇〇TBW」という部分が分かりません(>_<)

    書き換え回数というのは実際にどういうことを言うのでしょうか?
    基本的にデータは溜めっていく、もしくはいらなくなったものを削除するということしか分からないのですが、これらもそれぞれ1カウントしてるんでしょうか?

    HDDの書き換え回数とかあれば、教えてください。

    • 何をもって書き換え回数「1回」と定義するのかは実はあまり決まっていません。そこでもっと分かりやすい指標として「TBW」(=書き込み可能な容量という意味)が作られ、SSDメーカー各社はカタログスペックに「120TBW」という具合に、寿命となる指標を掲載するようになった。

      で、このTBWはCrystal Disk Infoというソフトを使うと確認可能なんですよね。実際にぼくが9300時間ほど使っているSAMSUNG 750 EVO 250GBのTBWを確認してみます。

      総書き込み量に23243GB(約23TB)とあります。サムスンが公表しているTBWは70TBWなので、あと47TB書き込めば、理論上の寿命に到達する計算ですね。

      今のペースで使い続けると残り19000時間で70TBWに到達するので、792日(2年強)は持ちそう。ただ、1日あたり60GBも書き込む人はかなりハードな使い方です。

      ゲーム用に使っているSSDだと、1日あたり9.3GBくらいしか書き込まない。これなら計算上は20年は持つことになります。その前に電源ユニットだったり、マザーボードだったり。他のパーツが故障しそうな勢い…。

      ちなみにTBWを突破したとしても、普通に使える事例はありますが…。SSDの性質上「データ保持エラー」が急増する可能性が高いので、TBWに達して普通に動いていても、データが勝手に破損したり消えたりするリスクがあるので、その場合は新品のSSDにデータを移すか、HDDにバックアップを取ったほうが良いです。

      結論をまとめると、SSDは非常に壊れにくいストレージと言えます。

      ※最近発売されたSAMSUNG 860 EVO(500GB)だと、TBWは300TBもあります。1日60GBも書き込むハードな使い方をしても、約13.6年は持つ計算に。

      < HDDの書き換え回数とかあれば、教えてください。

      HDDに書き込み容量の制限はありません。SSDよりも寿命を予測しにくいですね(ただし壊れそうになると前兆があるので事前に回避しやすい)。

      • 普段は9-15時までトレード、それ以外の2-3時間でYouTubeを見る程度ですが、ほとんどシャットダウンとかスクリーンセーバーとかにせず、画面を表示させたままです。

        トレードでは数十銘柄の株価データを一画面で表示させ、頻繁に表示は変わりますが、同時にYouTubeを見れて全く支障がないので、ほとんど使用していないのかな??

        ゲームの方が圧倒的に重たいんですよね? HDDではカクカクして全く使えないとか聞きますし。。。 それにしても1日60GBって何をやったらそんなになるんですか?

        記載のあるゲーム用で1日あたり9.3GBというのは24時間フルでゲームしまくっての推測値でしょうか? それであれば、今の使い方でも十分な長持ちしそうな感じですね。

        • 確かに60GB /dayは変だな~と、言われてみて改めて調べてみました。

          タスクマネージャーを見ると、常時書き込みが行われているようです。いったい何のアプリがこんなことを…w

          リソースモニターで見ると、Google Chromeが犯人だと判明。履歴やキャッシュを生成するために、延々と書き込みを実行しているみたい。
          履歴を消せば一時的に解消されるけれど、結構面倒くさい。どちらにせよ、TBWに達した時どうなるか個人的に興味があるのでこのペースで使っていくつもりです(苦笑)。

          < 記載のあるゲーム用で1日あたり9.3GBというのは24時間フルでゲームしまくっての推測値でしょうか?

          ぼくは割りと24時間稼働です。黒い砂漠やマビノギが9割を占めていると思います。

  • 日常レベル、通常業務levelならSSDで問題ないかと。
    開発とかになると書き込み頻度が高すぎて、3年と持たずに問題出ますね。
    メーカー次第でしょうけど。

  • この記事で当ブログに出会い、少し感動したのでコメントを。。。

    サイト全体の配色や細かい部分のデザインが丁寧なのも好感が持てますが、何より記事の文章構成が良く、非常に読みやすかったです。

    個人ブログは数年前から
    「ほら役立つ情報だろ?おっと広告挟むぜ。オススメ商品のリンクも追加だ。押せ!そこのバナーを押せオラァ!」
    みたいなレイアウトが多く、文書構成も広告クリックを着地点にしている事が丸わかりのスカスカな記事ばかりで辟易していましたが、このブログで久々にほっこりしました。

    プロフィールから予想するに、今年成人式の学生さんかな…。上から目線の長文で大変失礼しました。これからも頑張ってください。

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