QLC(Quad Level Cell)とは？意味をわかりやすく簡単に解説

text: XEXEQ編集部

QLC(Quad Level Cell)とは
QLCの特徴と用途
QLCの大容量と低価格という特徴
QLCの書き込み速度と耐久性の課題
QLCに適した用途とアプリケーション
QLCのメリットとデメリット
QLCの大容量化と低価格化のメリット
QLCの書き込み速度と耐久性の低下というデメリット
QLCを活用する上での留意点
QLCの今後の展望
QLC技術のさらなる進化の可能性
QLCの用途拡大と新たな活用シーン

QLC(Quad Level Cell)とは

QLCとはQuad Level Cell(クアッドレベルセル)の略称で、NANDフラッシュメモリの一種です。QLCは、1つのメモリセルに4ビットのデータを記録することができるため、高密度で大容量のストレージを実現できます。

QLCは、TLC(Triple Level Cell)の次世代技術として開発されました。TLCが1つのメモリセルに3ビットのデータを記録するのに対し、QLCは4ビットを記録します。これにより、同じ面積のチップで、より多くのデータを保存することが可能になります。

QLCの特徴は、大容量と低価格です。1つのメモリセルに多くのデータを記録できるため、チップの面積を増やすことなく容量を増やせます。これにより、同じ容量のSSDを、TLCよりも安価に製造することができるのです。

一方で、QLCにはいくつかの課題もあります。データを記録するために、より多くの電圧レベルを使用する必要があるため、書き込み速度と耐久性が低下します。また、データの読み出しにも時間がかかるため、読み出し速度も遅くなる傾向にあります。

このような特性から、QLCは大容量データの保存に適しており、コールドストレージや長期アーカイブ用途で活用されています。一方、高速な読み書きが求められるアプリケーションには、SLCやMLCなどの他のタイプのNANDフラッシュメモリが使用されます。

QLCの特徴と用途

QLCの特徴と用途に関して、以下3つを簡単に解説していきます。

QLCの大容量と低価格という特徴
QLCの書き込み速度と耐久性の課題
QLCに適した用途とアプリケーション

QLCの大容量と低価格という特徴

QLCの最大の特徴は、大容量と低価格です。1つのメモリセルに4ビットのデータを記録できるため、チップの面積を増やすことなく容量を増やすことができます。これにより、同じ容量のSSDをTLCよりも安価に製造できるのです。

例えば、1TBのQLCベースのSSDは、同容量のTLCベースのSSDと比較して、20～30％程度安価になる可能性があります。この価格差は、大容量のSSDになるほど顕著になります。したがって、QLCは大容量ストレージを低コストで実現する上で、非常に魅力的な選択肢となっています。

また、QLCの登場により、これまでは高価格で手が届きにくかった大容量のSSDが、より手軽に利用できるようになりました。個人ユーザーにとっても、大量のデータを保存するためのストレージとして、QLCベースのSSDは魅力的な選択肢の1つとなっています。

QLCの書き込み速度と耐久性の課題

QLCの課題の1つは、書き込み速度と耐久性の低下です。QLCは、1つのメモリセルに4ビットのデータを記録するため、より多くの電圧レベルを使用する必要があります。このため、書き込み速度が遅くなり、また、メモリセルの劣化も早くなる傾向にあります。

具体的には、QLCの書き込み速度は、TLCと比較して約1/3程度になると言われています。また、QLCの書き込み耐久性は、TLCの約1/3程度と推定されています。つまり、同じ容量のSSDでも、QLCはTLCよりも書き込み速度が遅く、また、書き込み回数も少なくなってしまうのです。

このような特性から、QLCは書き込み頻度の高いアプリケーションには適していません。例えば、オペレーティングシステムやアプリケーションの起動ドライブとして使用すると、パフォーマンスが低下したり、SSDの寿命が短くなったりする可能性があります。

QLCに適した用途とアプリケーション

QLCの特性を踏まえると、QLCに適した用途は、大容量データの保存や長期アーカイブです。具体的には、バックアップ用ストレージ、写真や動画の保存、データアーカイブなどが挙げられます。これらの用途では、高速な読み書きよりも、大容量と低価格が重視されます。

また、読み出し頻度の高いアプリケーションでも、QLCは活用できる可能性があります。例えば、動画ストリーミングサービスのデータ保存には、QLCが適している可能性があります。動画データは一度書き込まれると、主に読み出しのみが行われるため、QLCの書き込み速度の遅さが問題になりにくいのです。

さらに、QLCとTLCやMLCを組み合わせたハイブリッドストレージも登場しています。例えば、よく使うデータをTLCに保存し、あまり使わないデータをQLCに保存するような使い方です。このようなハイブリッド構成により、QLCの特性を活かしつつ、全体のパフォーマンスを高めることができます。

QLCのメリットとデメリット

QLCのメリットとデメリットに関して、以下3つを簡単に解説していきます。

QLCの大容量化と低価格化のメリット
QLCの書き込み速度と耐久性の低下というデメリット
QLCを活用する上での留意点

QLCの大容量化と低価格化のメリット

QLCの最大のメリットは、大容量化と低価格化が可能な点です。QLCは、1つのメモリセルに4ビットのデータを記録できるため、チップの面積を増やすことなく容量を増やすことができます。これにより、同じ容量のSSDを、TLCよりも安価に製造できるのです。

この大容量化と低価格化のメリットは、特に大容量のSSDで顕著になります。例えば、数TB級のSSDでは、QLCを採用することで、TLCと比較して大幅なコストダウンが可能になります。これにより、大容量のSSDがより手軽に利用できるようになるのです。

また、QLCの登場により、これまでは高価格で導入が難しかった大容量ストレージが、より多くの用途で活用できるようになりました。例えば、データセンターにおけるコールドストレージや、クラウドストレージのバックエンドなどでは、QLCベースのSSDが積極的に採用されつつあります。

QLCの書き込み速度と耐久性の低下というデメリット

QLCのデメリットは、書き込み速度と耐久性の低下です。QLCは、1つのメモリセルに4ビットのデータを記録するため、より多くの電圧レベルを使用する必要があります。このため、書き込み速度が遅くなり、また、メモリセルの劣化も早くなる傾向にあります。

このようなデメリットから、QLCは書き込み頻度の高いアプリケーションには適していません。オペレーティングシステムやデータベースの起動ドライブとして使用すると、パフォーマンスが低下したり、SSDの寿命が短くなったりする可能性があります。したがって、QLCを採用する際は、用途に応じて適切に選択する必要があります。

QLCを活用する上での留意点

QLCを活用する上では、いくつかの留意点があります。1つは、書き込み速度と耐久性の低下を踏まえ、用途に適したSSDを選択することです。書き込み頻度の高いアプリケーションには、SLCやMLCなどの他のタイプのNANDフラッシュメモリを使用することが推奨されます。

また、QLCの書き込み速度の低下を補うため、SSDにキャッシュ機能を搭載することが一般的になっています。キャッシュにはSLCやMLCが使用され、よく使うデータを高速に読み書きできるようになります。このようなキャッシュ機能により、QLCの書き込み速度の問題をある程度緩和できます。

さらに、QLCをより長く使うためには、適切な使い方が重要になります。具体的には、不要なデータを定期的に削除したり、SSDの空き容量を十分に確保したりすることが挙げられます。これにより、書き込み速度の低下を防ぎ、また、SSDの寿命を延ばすことができます。

QLCの今後の展望

QLCの今後の展望に関して、以下2つを簡単に解説していきます。

QLC技術のさらなる進化の可能性
QLCの用途拡大と新たな活用シーン

QLC技術のさらなる進化の可能性

現在のQLCは、1つのメモリセルに4ビットのデータを記録する技術ですが、将来的にはさらなる高密度化が進む可能性があります。例えば、1つのメモリセルに5ビットのデータを記録するPLC(Penta Level Cell)や、6ビットのデータを記録するHLC(Hexa Level Cell)などの技術が研究されています。

これらの次世代技術が実用化されれば、さらなる大容量化と低価格化が期待できます。例えば、PLCが実用化されれば、現在のQLCと比較して、約25％の容量増加が見込まれます。また、HLCが実用化されれば、約50％の容量増加が期待できます。

ただし、より高密度な記憶方式になるほど、書き込み速度と耐久性の低下という課題も大きくなります。したがって、これらの次世代技術を実用化するためには、新たな材料や回路技術の開発が必要になると考えられます。