SSD (Solid State Drive)

仕様

フォームファクター (Form factor)

規格 インターフェイス コネクタ サイズ
1.8インチ IDE/ZIFまたはMicro SATA    
2.5インチ SATA   2.75 x 0.197～0.75 x 3.945 in (69.85 x 5～19 x 100 mm)
mSATA mSATA (Mini SATA) PCI Express Mini Cardと同じ 幅30mm
M.2 SATAまたはPCI Express 専用
  • 幅 … 12,16,22,30mm
  • 長さ … 16,26,30,38,42,60,80,110mm

たとえば2280ならば、幅22x長さ80mmの意味
PCI Express Mini Card Slot - 最新SSDのキホン - AKIBA PC Hotline! 北川達也 (2014/09/08)

M.2

端子の切り欠き (notches) でKey IDを表し、インターフェイスを区別できるようになっています。

Key ID 提供インターフェイス 用途
A PCIe ×1、USB 2.0、DP ×4 など Wi-Fi、WWANなど
B (Socket 2) SATA、PCIe ×2、USB 2.0、USB 3.0 など SSD
︙    
E (Socket 1)   Wi-Fi、WWANなど
A+E (Socket 1)   Wi-Fi、WWANなど
︙    
M (Socket 3) SATA、PCIe ×4 など SSD
B+M (Socket 2)   SSD
Form factors and keying - M.2 - Wikipedia フォームファクタと端子 - M.2 - Wikipedia

インターフェイス (Interface)

規格 転送速度
SATA3 600 MB/s
PCI Express 2.0 ×2 1.0 GB/s
PCI Express 2.0 ×4 2.0 GB/s
PCI Express 3.0 ×2 約2 GB/s (1.969 GB/s)
PCI Express 3.0 ×4 約4 GB/s (3.938 GB/s)
PCI Express 4.0 ×1 約2 GB/s
PCI Express - インターフェースの基礎知識 ～SSDのインターフェースを理解する 1～ - AKIBA PC Hotline! 鈴木雅暢 (2016/08/30)

PCI Expressは下位互換性があるため、旧リビジョンのスロットでも使用できます。そのとき最大転送速度は低いリビジョンのそれに制限されますが、ランダムアクセスの速度は向上する可能性があります。 SSDのPCIe 3.0と4.0に互換性はある？4.0/5.0へのアップグレードの必要性も解説 | CFD販売株式会社 CFD Sales INC. (2025/05/09) 【アップグレード後の性能が知りたい！】安くなってきたからSSDをアップグレードしたい！PCIe 4.0のSSDを“3.0の旧環境”で使っても意味はある？ - PC Watch 芹澤正芳 (2023/04/12)

プロトコル (Protocol)

規格 最大キュー キューの深さ
AHCI 1コマンド 32コマンド/キュー
NVMe 64Kコマンド 64Kコマンド/キュー

PCIeにはAHCIを用いる「AHCI PCIe」と、NVMeの「NVMe PCIe」があります。たとえばTranscendのJetDrive 820のバスインターフェースは、「AHCI PCIe Gen3 x2」です。

NVMe (Non-Volatile Memory Express)

ストレージとの通信方法を定めたプロトコルです。PCIe向けの規格であり、従来のAHCIより効率よくコマンドを処理できます。

バージョン 公開年 主な新機能・改良点 主な目的・特徴
1.0 2011
  • 基本I/Oコマンドセット（Read/Write, Identify）
  • 最大64Kキュー／64Kコマンド対応
 PCIe接続SSD用の高速・低レイテンシ規格を確立
1.1 2012
  • Namespace（論理領域）導入
  • Reservation（予約）機能
  • 電源管理（Power State）対応
 複数ホスト・省電力対応などデータセンター機能強化
1.2 2014
  • Boot Partition（NVMeブート）
  • ANA（非対称名前空間アクセス）
  • NVMe-MI（管理インターフェース）
 サーバ・組込み用途の信頼性と管理性向上
1.3 2017
  • HMB（Host Memory Buffer）対応
  • Sanitize（データ完全消去）コマンド
  • Telemetry Log（詳細診断ログ）
 DRAMレスSSDやセキュリティ・監視機能を強化
1.4 2019
  • Endurance Group（耐久性グループ）
  • I/O Determinism（レイテンシ安定化）
  • Persistent Memory Region対応
 高信頼・高耐久SSD・低レイテンシ用途に最適化
2.0 2021
  • 規格構造をモジュラー化（Base / Command Set / Transport）
  • ZNS（Zoned Namespace）対応
  • Key-Value Command Set追加
 SSD以外のNVMデバイスや多様な用途に対応拡張
2.1 2023
  • ZNS 2.0の改良
  • Command Retry/エラーハンドリング強化
  • NVMe over TCP正式対応
 クラウド・サーバ用途での安定性と柔軟性強化
2.2 2024
  • Computational Storage対応
  • Flexible Data Placement (FDP)
  • AI/データ解析向け最適化
 ストレージ内演算・AI対応など次世代機能を追加
Specifications - NVM Express

データ格納方式

≫フラッシュの種類

耐性

Terabytes Written (TBW) / Total Bytes Written

書き込み可能な総容量の指標。これまでに書き込まれた総容量は、S.M.A.R.T.の0xF9 (NAND Writes) で確認できます。

その他

Intel Advanced Technologies
技術 機能
Enhanced Power-Loss Data Protection Enhanced Power Loss Data Protection prepares the SSD for unexpected system power loss by minimizing data in transition in temporary buffers, and uses on-board power-loss protection capacitance to provide enough energy for the SSD firmware to move data from the transfer buffer and other temporary buffers to the NAND, thus protecting system and user data.
Hardware Encryption Hardware encryption is data encryption done at the drive level. This is used to ensure that the data stored on the drive is secured from unwanted intrusion.
High Endurance Technology (HET) High Endurance Technology (HET) in SSD's combines Intel® NAND Flash Memory silicon enhancements and SSD system management techniques to help extend the endurance of the SSD. Endurance is defined as the amount of data that can be written to an SSD during its lifetime.
Temperature Monitoring and Logging Temperature Monitoring and Logging uses an internal temperature sensor to monitor and log airflow and device internal temperature. The logged results can be accessed using the SMART command.
End-to-End Data Protection End-to-End Data Protection ensures integrity of stored data from the computer to the SSD and back.
Intel® Smart Response Technology Intel® Smart Response Technology combines the fast performance of a small solid state drive with the large capacity of a hard disk drive.
Intel® Rapid Start Technology Intel® Rapid Start Technology allows quick system resumes from the hibernate state.
Intel® Remote Secure Erase Intel® Remote Secure Erase provides IT administrators a secure method for remotely wiping an Intel SSD from a familiar management console when retiring or repurposing a system. This allows for immediate re-use while saving administrative time and costs.
Intel® SSD 545s Series (256GB, 2.5in SATA 6Gb/s, 3D2, TLC)

DRAMキャッシュ

DRAMキャッシュには、DRAMをアクセス頻度の高いアドレス変換テーブルの管理に用いることによるアクセス速度の向上、NANDフラッシュへの書き込み量の削減による耐久性の向上の効果があります。SSDのDRAMキャッシュは何の為？トランセンドジャパン公式 (2022/02/28)

HMB (Host Memory Buffer)

DRAMレスのSSDの欠点を補う技術で、メインメモリをキャッシュに利用します。 システム技術/HMB技術開発とDRAMレスSSDの実現 | KIOXIA - Japan (日本語) (2018/08/28) HMBはNVMe SSD低価格化の切り札!?東芝メモリ「BG4」で実力検証 - 週刊アスキー 北川達也 (2019/03/19)

障害対策

サーマルスロットリング (Thermal Throttling)

多くのNVMe SSDには、一定温度を超えると転送速度を抑えて熱暴走を抑制する機能が備わっています。Q．M.2 SSDは冷却の必要がありますか？ - M.2 SSDは冷却が必要？･･････など、“ストレージのギモン” 3点を解決 - AKIBA PC Hotline! (2016/11/15)

使用時の温度はS.M.A.R.T.で確認できるため、それと転送速度の変化から熱対策を考えます。

冷却の必要があるならば、ヒートシンクを取り付けます。【アップグレード後の性能が知りたい！】SSDのヒートシンク、変えたらもっと冷えるのでは？大型/薄型タイプに付け替えて性能・温度を検証 - PC Watch

管理機能

Trim

Trimとは、使用されていない削除可能なデータブロックを、OSがSSDに伝えるためのコマンドです。

製品

ケース

PCI Expressの処理量はとても大きいため、USBの転送速度がそれを上回っていないと、それがボトルネックとなります。

PCI Expressの処理量 必要なUSBの転送速度
PCIe 2x2 1.0 GB/s USB 3.2 Gen 2
(SuperSpeed USB 10Gbps)		 約1.2 GB/s
PCIe 3x2 約2 GB/s USB 3.2 Gen 2x2
(SuperSpeed USB 20Gbps)		 約2.4 GB/s
PCIe 4x2 約4 GB/s USB4 Gen 3x2
(USB4 40Gbps)		 約4.8 GB/s

ツール

参考

参考

記事

関連ページ

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