PCI Express 4.0に対応したNVMe SSDの新製品が続々と登場している。ストレージの高性能化は、いうまでもなくユーザーの体感性能向上において重要なポイントとなり、ユーザー体験に直結する。しかし、世界初のPCI Express 4.0対応CPU、第3世代AMD Ryzenの登場に合わせて出荷が始まった初期のPCI Express 4.0対応NVMe SSDは、その帯域の広さを活かしきれていなかった。
現在登場中の第2世代ともいうべきPCI Express 4.0対応NVMe SSDはこの課題を解消。PCI Express 4.0 x4の帯域をほぼ活かし切った7000MB/sを超える性能を実現している。CFD販売の第2世代PCI Express 4.0対応NVMe SSD「PG4VNZシリーズ」の性能から、これまでのNVMe SSDと比較して、最新のPCI Express 4.0対応NVMe SSDがどう進化したのかを紹介しよう。
最大速度7000MB/sオーバーを実現する
第2世代PCI Express 4.0対応NVMe SSD
CFD販売のPG4VNZシリーズは、Phison社の最新コントローラー「PS5018-E18」を採用したPCI Express 4.0 x4対応NVMe SSDである。NANDメモリは、Micron製の最新3D TLC NANDメモリ「B27B」を採用。B27Bは、96層の3D TLC NANDメモリだが、NANDメモリのインターフェース速度がONFI NV-DDR3 1200MT/s（NANDメモリの場合、1200MB/sと同義）に高速化されている。
これによって、1TB/2TBモデルでは公称最大読み出し速度7000MB/s、500GBモデルでは6500MB/sを実現。書き込み速度も非常に高速で、2TBモデルでは、現時点の最速性能となる公称最大書き込み速度6850MB/s、1TBモデルは5500MB/s、500GBモデルは2850MB/sを実現している。耐久性を示すTBWもハイエンド向け製品の名に恥じないもので、2TBモデルは1400TB、1TBモデルは700TB、500GBモデルは350TBとなっている。
CFD販売の第2世代PCI Express 4.0対応NVMe SSD「PG4VNZシリーズ」。500GB、1TB、2TBの3種類の容量のモデルがラインナップされる
| 型番 | CSSD-M2M2TPG4VNZ | CSSD-M2M1TPG4VNZ | CSSD-M2M5GPG4VNZ |
|---|---|---|---|
| 容量 | 2TB | 1TB | 500GB |
| フォームファクター | M.2-2280 | ||
| インターフェース | PCI Express 4.0（x4） | ||
| プロトコル | NVMe 1.3 | ||
| コントローラー | Phison PS5018-E18 | ||
| NANDフラッシュ | Micron 3D TLC（B27B） | ||
| キャッシュメモリ | DDR4 2GB | DDR4 1GB | DDR4 512MB |
| Sequential Read（Max） | 7000MB/s | 7000MB/s | 6500MB/s |
| Sequential Write（Max） | 6850MB/s | 5500MB/s | 2850MB/s |
| Random Read（Max） | 650K IOPS | 350K IOPS | 170K IOPS |
| Random Write（Max） | 700K IOPS | 700K IOPS | 600K IOPS |
| TBW | 1400 | 700 | 350 |
| 保証期間 | 5年 | ||
PG4VNZシリーズに採用されているPhison社の最新コントローラー「PS5018-E18」は、第1世代のPCI Express 4.0対応コントローラーである前モデル「PS5016-E16」と比較して、いくつかの改良が施されている。まずは、製造プロセスの変更だ。前モデルPS5016-E16は、TSMCの28nmプロセスで製造されていたが、PS5018-E18は、同じTSMCの12nmプロセスで製造されている。
この製造プロセスは、最新世代のスマホ向けSoC並みだ。また、制御用に搭載されているCPUコアは、ARM Cortex-R5が3コアとなり、PS5016-E16の2コアから1コア増強され、処理能力もアップしている。
PG4VNZシリーズに採用されているPhison社の最新コントローラー「PS5018-E18」。製造プロセスはなんとTSMCの12nmである。SSDのコントローラーも最新スマホ用SoC並の製造プロセスで製造されるようになった
更に重要な変更点が、コントローラーとNANDメモリとの接続インターフェースの速度が高速化されたことである。というのも、第1世代コントローラーのPS5016-E16は、もともとNANDメモリのインターフェース速度が足かせとなり、PCI Express 4.0 x4の約8000MB/sという帯域を活かし切る設計になっていなかった。
SSDが並列処理によって高速化を行なっていることを知る読者は多いと思うが、SSDの最大速度は、そもそもNANDメモリの接続インターフェースの速度とコントローラーのNANDメモリ接続用インターフェースのチャンネル数で決まる。例えば、PS5018-E18やPS5016-E16のような8chのコントローラーの場合、PCI Express 4.0の最大8000MB/sの速度を出すには、1000MB/s以上のNANDインターフェース速度が必要となる。
しかし、PS5016-E16のNANDメモリとの接続インターフェースの速度は、最大800MT/s（NANDメモリの場合、800MB/sと同義）だった。このため、理論上の最大速度は6400MB/sであり、PCI Express 4.0 x4の8000MB/sという帯域とマッチしていなかった。
加えて、前世代のPS5016-E16が登場したときのNANDメモリのインターフェース速度は、最大800MT/sの製品が主流であり、533MT/sや667MT/sの製品なども存在していた時代である。コントローラー側だけが1200MT/sに対応しても、そこに接続するNANDメモリがなければ意味はない。このような背景もあって、PS5016-E16を採用したPCI Express 4.0対応NVMe SSDは、もともとPCI Express 4.0 x4の帯域を活かし切ることはできなかったのだ。
PG4VNZシリーズに採用されているMicron社の3D TLC NANDメモリ「B27B」。96層の3D TLC NANDメモリだが、インターフェース速度は「1200MT/s」に高速化されている。8ch接続のコントローラーと組み合わせると最大帯域は9600MB/sとなり、PCI Experess 4.0 x4の帯域とマッチする
