MSIの最新のInsider Livestreamにおいて、Phison社のCTOであるSebastien Jean氏が、PCIe Gen5、Gen6、さらにはGen7コントローラを搭載した次世代SSDについて語りました。
Phison社、PCIe Gen5、Gen6、Gen7コントローラを搭載した次世代SSDについて語る - より多くの冷却、新しいインターフェイス、より高いTDP
Phison社は、次世代SSD、特に来年から顧客に出荷される予定のPCIe Gen5製品について、非常に興味深い詳細を明らかにしました。
Sebastien氏によると、全く新しいSSDの設計を開発するには約16～18ヶ月かかりますが、新しいシリコンプロセスノードの技術と実現は2～3年前から始まっています。
当社では、2025年から2026年頃に登場する予定のPCIe Gen 6 SSDの低レベルコンポーネントの設計をすでに開始しています。
PCIe Gen5 SSDがもたらすものについては、PCIe Gen5 SSDは最大14GBpsの速度を提供すると報告されており、既存のDDR4-2133メモリもチャネルあたり約14GBpsの速度を提供しています。
また、SSDがシステムメモリソリューションに取って代わるわけではありませんが、ストレージとDRAMが同じ空間で動作できるようになり、L4キャッシングというユニークな視点が提供されます。
現在のCPUアーキテクチャは、L1、L2、L3キャッシュで構成されているため、Phison社は、4kbキャッシュを搭載した第5世代以降のSSDは、同様の設計アーキテクチャにより、CPUのLLC（L4）キャッシュとして動作すると考えています。
SSDが今後どのように進化していくかという点では、速度と密度は引き続き向上し、NANDの高密度化によってサイズの制約を受けずに低価格化が実現する一方で、次の主要なアップグレードはレーンの削減で、PCIe Gen7 x4 SSDの代わりにGen7 x2 SSDのようなものを搭載することで、さらに高速化が実現します。
ローエンドのドライブでは、書き込み速度を飽和させるほどのNAND容量はありませんが、2TBや4TBのドライブになると、書き込み速度を簡単に飽和させることができ、そこに第5世代以降の帯域幅の増加が効いてきます。
これにより、SSDメーカーは新しいインターフェースへの投資を開始することになります。
Phison社の報告によると、TLCは今後も継続されるが、QLCは読み取り速度には優れているが、書き込みには特に優れていないため、非ゲーム分野ではより興味深い用途があるという。
そのため、OSドライブとしてQLCベースのSSDは素晴らしく高速であり、そのような要件を要求するHPCユーザーにも同じアプリケーションを適用することができます。
また、第6世代や第7世代のSSDは、ワークステーションやエンタープライズ分野において、より永続的なユースケースを提供するでしょう。
また、Phison社をはじめとするSSDメーカーは、Microsoft社のDirect Storage APIなどの技術が、次世代ストレージ製品の高性能をコンシューマープラットフォームで活用する上で大きな役割を果たすと考えています。
サーマルや消費電力については、Phison社は、第4世代のSSDメーカーにはヒートシンクをつけるようにアドバイスしていますが、第5世代では、ヒートシンクは必須だと述べています。
また、次世代SSDでは、ファンを使ったアクティブな冷却ソリューションが登場する可能性もありますが、これは、より高い電力要求により、より多くの熱が発生するためです。
第5世代のSSDの平均TDPは約14W、第6世代のSSDの平均TDPは約28Wになります。
さらに、熱の管理は今後の大きな課題であると報告されています。
現在、熱の30％はM.2コネクター経由で、70％はM.2スクリュー経由で放散されています。
この点でも、新しいインターフェースとインターフェーススロットが大きな役割を果たすことになります。
既存のPCIe Gen4 SSDのDRAMとコントローラは125℃までの温度に対応していますが、NANDは非常に優れた冷却を必要とし、80℃を超えるとサーマルシャットダウンが作動します。
そのため、通常の動作ではSSDを約50℃に保つことが基本となり、それ以上の温度になると大きなサーマルスロットリングが発生します。
最近、KIOXIA社は、最大14000MB/sの読み取り速度とGen4.0 SSDの2倍のIO性能を持つ、最初のPCIe Gen 5.0 SSDプロトタイプを公開しました。
Phisonは、サムスンの自社製コントローラと競合しながら、プレミアムなGen 5.0 SSDの選択肢となることは間違いありません。
マーベル社は、PCIe Gen 5.0（NVMe 1.4b規格）をベースにしたBravera SC5 SSDコントローラを発表しており、シリコン・モーション社独自のソリューションとともに2022年に市場に投入されます。
解説：
NVMe SSDはGen6、Gen7時代へ向けて加速する
2022年にはGen5 SSD、2025年にはGen6 SSDが出荷されるようです。
Gen4世代の初期に唯一のコントローラーメーカーとして君臨していたPhison社がGen5以降の予定について語っています。
発熱もそれに伴って増大していき、Gen5では14W、Gen6では28Wに達するとのこと。
もうモバイル向けCPUやSoCのTDPを超える勢いです。
また、Gen5以降ではDDR4DRAMを超える速度に達することもあり、L4キャッシュのような使われ方もされていくということのようです。
MicrosoftのDirect StorageやNvidiaのGPU Direct Storageなど、SSDの高速化を睨んだ技術が次々と投入されています。
次世代のPC高速化のカギを握っているのは間違いなくSSDで、高速になればなるほど発熱が増大することから、モバイルとゲーミングPCで大きく差がつくと思われます。
参考：GPU Direct Storageについて(外部リンク) ／ Microsoft Direct Storage(外部リンク)