中央大学 理工学部 電気電子情報通信工学科 教授の竹内健氏らのグループは、NANDフラッシュメモリー・ベースの半導体ディスク装置（SSD）の書き込み速度や消費電力、書き換え可能回数（寿命）を大幅に改善できる技術を開発した。詳細を半導体メモリー技術に関する国際学会「2014 IEEE International Memory Workshop (IMW)」（2014年5月18～21日、台北）で発表した。
NANDフラッシュメモリーでは同じ記憶領域にデータを上書きできず、別の領域にデータを書き込んでから古い領域を無効化する必要がある。この結果、データが断片化して無効な領域が増え、容量が圧迫される。
そこでNANDフラッシュメモリーでは断片化したデータを連続的に配置し直し、無効な領域をブロック単位で消去する「ガベージコレクション（garbage collection）」を実行している。この処理には100ミリ秒以上の時間を要し、SSDの書き込み速度を著しく低下させる原因となっている。
竹内氏らのグループはこの問題を解決する手法として2013年9月に、データベース・アプリケーション向けのストレージを制御するミドルウエアに工夫を加えることで、データ断片化を防ぐ方法を開発した。アプリケーション・ソフト側からSSDにアクセスする際、論理アドレスを割り当てるミドルウエア「SE（storage engine）」と、SSDコントローラー側で論理アドレスを物理アドレスに変換するミドルウエア「FTL（flash translation layer）」を連携動作させるというものだ。今回は、より幅広い用途に適用できる汎用性の高い手法を開発した。
竹内氏らのグループが提案するストレージ制御方式
具体的には、新しい空白のページにデータを書き込むのではなく、次に消去するブロック中に存在する断片化されたページにデータを書き込むように制御する。これにより、消去するブロックにおける無効ページの比率を増やし、ガベージコレクション時に別領域へコピーしなければならない有効ページを減らす。
シミュレーションの結果、今回の技術を使うことでSSDの書き込み速度を従来比で最大4倍に改善できることを確認した。消費エネルギーは同60％減少し、書き換え回数は同55％減ってその分寿命を伸ばせる。
シミュレーションの結果。今回の手法によってSSDの書き込み速度は従来比4倍に向上
今回の手法はNANDフラッシュメモリーそのものには一切変更を加えず、ミドルウエアで完結した技術であるため、現行のSSDに直ちに実装可能という。
（日経BP半導体リサーチ 大下淳一）
[日経テクノロジーオンライン 2014年５月21日掲載]
