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トリプルレベル?セル（罢尝颁）フラッシュメモリとその仕组み

トリプルレベル?セル（TLC）メモリは、マルチレベル?セルメモリの 1 つで、メモリセルごとに 3 ビットの情報を保存できます。TLC は、同じフットプリントにより多くのデータを格納することで、データ?ストレージのコスト削減を可能にしています。

TLC は、一般的にフラッシュメモリ（電気的に消去と再書き込みができる電子的不揮発性コンピュータ?メモリ媒体）として使用されています。フラッシュメモリには、大きく分けて NOR 型と NAND 型の 2 つのタイプがあり、それぞれの名称は NOR 論理ゲートと NAND 論理ゲートに由来しています。

TLC フラッシュの用途

TLC フラッシュの一般的な用途には、USB ドライブ、エンタープライズ?グレードおよびコンシューマ?グレードのソリッドステート?ドライブ（SSD)、デジタルカメラや携帯電話用のストレージ?カードがあります。

2D（単層）メモリセルがスケーラビリティの限界に達すると、3D NAND フラッシュが開発されました。3D NAND フラッシュは、メモリセルをチップ上に垂直に積み重ねることで、ビットあたりのコストを下げながら記憶密度を高め、同時にフラッシュの耐久性も向上させています。

TLC と呼ばれる理由

TLC はトリプルレベル?セル（Triple-Level Cell）の略称です。メモリセルは、コンピュータ?メモリの基本的な構成要素です。東芝は 2009 年に 3 レベルのメモリセルを発表しました。その直後、Samsung は 1 つのセルに 3 ビットの情報を保存できるタイプの NAND フラッシュを発表し、トリプルレベル?セル（TLC）と名付けました。Samsung Electronics 社は 2010 年に TLC の量産を開始し、840 シリーズ SSD に初めて TLC を採用しました。

TLC の動作の仕組み

フラッシュメモリ?マイクロチップには数億個のセルがあります。それぞれのセルには、チャージ?トラップの電子の有無に応じて 2 つの状態があり、どちらの状態（1 または 0）であるかによって 1 ビットのデータを表すことができます。このように、各セルで 1 ビットのデータを表すものがシングルレベル?セル（SLC）メモリと呼ばれます。

TLC とは、各セルに 3 ビットの情報を保存できることを意味します。TLC では、8 つの異なる電荷レベルのチャージ?トラップにより、 8 つの異なるしきい値電圧が表現できるため、各セルに 2 進法の値（1 または 0）が、 1 ビットではなく 3 ビットまで保存できるようになります。

マルチレベル?セル（MLC）メモリでは、4 つの電荷値またはレベルによってセルあたり 2 ビットを保存します。2 ビットの MLC では、1 と 0 の全ての組み合わせに対して、それぞれ固有の電荷レベルが割り当てられます。

SLC と MLC に対する TLC のメリット

SLC および MLC フラッシュメモリと比較した際の TLC の主なメリットは、データ密度の高さにより、ストレージ単位あたりのコストを低く抑えられる点です。TLC はセルあたりでより多くのビットを保存できるため、SLC の 3 倍、2 ビット MLC の 1.5 倍のストレージを提供できます。

SLC メモリには、書き込み速度、消費電力、セルの耐久性に優れているというメリットがあります。ただし、MLC や TLC よりもセルあたりの保存可能データ量が少ないため、メガバイト?ストレージあたりの製造コストが高くなります。

SLC と MLC に対する TLC のデメリット

SLC と MLC と比較した場合の TLC のデメリットは、次のとおりです。

性能： SLC の 2 レベルおよび 2 ビット MLC の 4 レベルとは異なり、TLC の 8 つの電圧レベルは、データの読み取り時に各電圧レベルをチェックしてビットに変換し直す必要があるため、速度が遅くなります。

信頼性： TLC は電圧レベルが 8 つあり、それぞれの電圧差が非常に小さいため、SLC や MLC に比べて読み出しプロセスがノイズの影響を受けやすく、ビットエラー率が高くなります。

耐久性：一般的に、フラッシュセルが持つデータビットと電荷レベルが増加するほど、サポートできる P/E、すなわち書き込みサイクル数は減少します。したがって、TLC フラッシュの書き込み耐久性は、SLC フラッシュと MLC フラッシュに比べて低くなっています。プレーナ型 TLC メモリセルは通常、500 回から 1,000 回程度の書き込みサイクルにしか耐えられません。

TLC SSD で性能と容量のバランスをとる

TLC フラッシュメモリでは、メモリセルを垂直に積み重ねることにより、ビットあたりのコストを低く抑えながらより高い記憶密度を実現しています。TLC SSD は、セルごとに 3 ビットの情報を保存できます。データ?ストレージに TLC SSD を使用することで、コストの削減やデータ密度の向上という明らかなメリットが得られますが、性能、信頼性、耐久性などにいくつかの欠点もあります。ニーズにあった適切な SSD を選択するには、予算とデータ?ストレージの要件を考慮する必要があります。どのような条件をも満たす万能なデータ?ストレージは存在しません。製品の種類も多岐にわたります。最良の選択をするには、自分で調査し、さまざまなソリューションを試す必要があります。

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