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第128回 エコ、タフ、スピーディの三拍子そろったSSD

 最近登場した新型のノートパソコンでは、ハードディスクに代わって「SSD」と呼ばれるデータストレージデバイスを搭載したものが増えています。SSDはSolid State Disk(もしくはDrive)の略で、その名の通り、半導体メモリを使った記憶装置のことです。
 ハードディスクと違って機械的に作動する機構を持たず、データの記録と消去に関する作動がすべて電気的に行われるため、読み書き速度が高速で、作動音も静か、衝撃に強く、消費電力の面でも有利と、ノートパソコン用主記憶装置には、もってこいの特徴を備えています。

意外と歴史があるが、普及しなかった背景と気になるその中身
 半導体メモリを使ったパソコン用データストレージデバイスは、実はかなり以前から存在していました。調べてみたところ、1991年の7月〜9月頃には、アイ・オー・データ機器が「シリコンディスク」の販売を開始しています。ただし、当時はまだメモリの価格が非常に高価だったため、一般ユーザーの手には届きにくく、もっぱら学術用途などのシステムに限られていた印象があります。
 一般ユーザー向けの製品として広く用いられた最初の例は、元祖ノートパソコンといえる初代東芝ダイナブック(J-3100SS)で「ハードRAM」、NECの初代PC-98ノート(PC-9801N)では「RAMドライブ」として搭載されたものだと考えられます。初期のシリコンディスクでは、記憶素子にDRAM(ダイナミックRAM)を使うものが主流でしたが、このタイプでは電源を切ってしまうと記憶内容が揮発してしまうので、バックアップ用電池を搭載するなどしていました。ノートパソコンの場合は、システム用のバックアップ電池を搭載していますから、データ揮発についてはあまり心配する必要がなかったのです。

 その後、電源を切っても記憶内容を保持しておけるSRAM(スタティックRAM)を用いたシリコンディスクが主流となって行きますが、価格容量比の問題は常につきまとっていました。SRAMは高価なので、おいそれと容量を増やすわけにいかなかったのです。一方で、WindowsなどGUI OSの普及、またその上で扱うデータ量の増加などといった事情から、ダイナブックも98ノートも、すぐに主記憶装置をハードディスクドライブ(HDD)に変更してしまいます。それでもある時期まで、シリコンディスクはノートパソコン用増設メモリ/ドライブ(PCMCIAカード)として、ある程度定着しましたが、その後HDDが急激に高速・大容量化し、価格容量比が大きく改善されたことで、存在感を薄れさせていきます。
 ちなみにPCMCIAカード型はその後、記憶素子をフラッシュメモリに変更したものが主流となり、これがコンパクトフラッシュへと進化していくことになります。また、2003年頃にはDRAM価格の下落によって、再び汎用DRAMモジュールを利用してのデスクトップパソコン用RAMドライブが登場しましたが、これも一時期、話題をさらっただけでブレイクには至れませんでした。

 大きく事情が変わったのは、ここ2年ほどの間です。デジカメや携帯電話向けメモリカード用として普及し、大きく性能を改善し続けてきたフラッシュメモリを用いたシリコンディスクがSSDを名乗り、1.8/2.5インチHDDと同じフォームファクタのきょう体で登場してきたことで、ノートパソコンやネットブックに採用されるようになりました。
 また、デスクトップパソコン向けには、内部バス(PCIエクスプレス)スロットに直接挿し込むことで、より高速な転送速度を実現することを目的とした、拡張カード型のSSDも登場しています。このタイプで最速の製品は、メーカー公称値で1000MB/秒、実測値でも条件次第では同程度の読み書き速度を実現しており、これは現在最速クラスのHDDより6〜7倍程度高速な値ということになります。

 フラッシュメモリが外部電源なしにデータを記憶しておけるしくみについては、第68回でとりあげているので、そちらをご参照いただければと思います。ごく簡単に説明しておくと、「トンネル酸化膜」という絶縁体を電子が通過し、フローティングゲートと呼ばれる部分に保持されている状態を「1」、保持されていない状態を「0」と見なすことで、デジタル記録を実現しています。

参考情報
テクの雑学 第68回 メモリーストレージ - その1「フラッシュメモリー」-


 SSDも、SDメモリカードなど、フラッシュメモリを用いる他の記録媒体と、基本的な構造は同じです。相違点は、「フラッシュメモリコントローラチップ」と呼ばれる制御用のチップが、非常に多くの役割を果たしていることと、高性能タイプではキャッシュメモリを搭載していること程度です。ただし、この2点が、SSDに特有の問題を生み出すことになります。

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