mSATA SSD SATA 3Gbps mSATA SMG3B シリーズ ビッグデータ時代を支える 薄型ミニサイズ･長寿命 mSATA SSD 小型軽量で耐振動性にすぐれ、高速起動、低消費電力などを特長とする SSD( ソリッドステートドライブ ) が HDD に 代 わ り、 さ ま ざ ま な 用 途 で 利 用 さ れ る よ う に な っ て い ま す。mSATA SSD は、Serial ATA International Organization（SATA-IO）が策定した、シリアル ATA の新規格 “mSATA” を採用した小型 SSD。規格策定当初は、 主にタブレット PC やネットブックなどで採用されていましたが、最近では省スペース化が要求される組み込み用途や 産業用途でもしだいに採用が広がっています。TDK の mSATA SSD“SMG3B シリーズ ” は、データ信頼性、耐久性、 データセキュリティーなど、すべてにおいてすぐれた産業用 mSATA フラッシュモジュールです。独自の “ 追書き方式 ” や高度 Global Static ウェアレベリングによりストレージ寿命を飛躍的に向上。非構造化データやリアルタイムデー タが大量集積されるビッグデータ時代に最適なストレージです。 01 SATA 3Gbps mSATA“SMG3B シリーズ” ビッグデータ時代の到来によりデータサーバの最適処理が課題に(1) スマートフォンの普及によって、 2006 年頃から通信量は急増。2011 年には 1.8ZB（ゼッタバイト）/ 年に達し、 2015 年には国内だけで月平均で 60 万 TB( テラバイト )/ 月に達すると予測されています。 これは、動画などの大容量ストリーミングデータの増大によってのみ、引き起こされているわけではありません。 むしろ、制御信号や位置情報の自動発信を始めとして、比較的、小さいサイズのデータが大量に且つ頻繁に、更新さ れる、いわゆる “ ビッグデータ ” 化の急速な進展に注目する必要があります。 □爆発的に増える情報量 (エクサバイト) 1,800 1.8ゼッタバイト 2011年 1,400 2006年～2010年の 4年間で6倍 1,000 さらに 1年間で2倍 (イ e r n ンタ et ーネ D A ット RPA の原 型) t 161エクサバイト 2006年 32エクサバイト 2003年 W 1950 988エクサバイト 2010年 o (現 rld 在の W イン ide ター We ネッ b ト) 1870 コン ピュ ータ In 1450 1エクサ(Exa)バイト=109GB 1ゼッタ(Zetta)バイト=1012GB 電話 紀元前 105 40,000 印刷 紙 200 壁画 600 1970 1993 (年) 出典：Horison Information Strategies, cited from “Storage: New Game New Rules”. 出典：Information Data Corporation. “The Diverse and Exploding Digital Universe”,2008. □国内携帯電話およびスマートフォンの出荷台数と通信料の推移（予測） 出荷台数 (万台) 通信量 (万テラバイト／月) 6000 60 5000 50 4000 40 3000 30 2000 20 1000 10 0 2010 2011 2012 2013 2014 0 2015 (年度) 02 従来型携帯電話 スマートフォン 通信量 6.2エクサバイト 2000年 SATA 3Gbps mSATA“SMG3B シリーズ” ビッグデータ時代の到来によりデータサーバの最適処理が課題に(2) このため、データセンターや基地局では、データサー 容量HDD をメインストレージとしながらも、高速アク 法の1 つがデータセンター、基地局のローカル化です。 して使用するなど、各種ストレージを階層的に組み合わ バの最適化処理が迫られるようになりました。その手 セスを特長とするSSD をそのキャッシュストレージと 例 え ば、携 帯 電 話 な ど の 移 動 体 通 信 シ ス テ ム は、半 径 せてシステムの効率化を図る技術です。 500m ～数km の程度の範囲( セル) をカバーする多数 先述した、フェムトセル基地局などでも、HDD ととも の基地局のネットワークで構成されています。しかし、 にSSD を利用した小型サーバの需要が伸びています。 都心でも電波が届きにくい不感地帯があり、そこには ところが、多くのユーザが利用する地下街などのフェム 半径数m を範囲とする超小型の基地局が設置されるよ トセルでは、比較的小さいサイズのデータが大集積され うになりました。これは、ごく小さなセルという意味で る傾向にあり、SSD 内ではデータが断片化されて格納 “ フェムトセル” と呼ばれます。地下街などでも携帯電 されてしまいます。さらには、こうした利用形態では、書 話が使えるようになったのは、フェムトセルの普及によ き換え頻度がきわめて高くなるために、SSD の弱点で るものです。 ある寿命が課題になってきます。こうしたビッグデータ 一方で、ストレージシステムの階層化により“ ビッグ 時代ならではのSSD ソリューションとして開発したの データ” 対応を進める動きも加速しています。これは、大 が、TDK のmSATA SSD “SMG3B シリーズ” です。 □通信ネットワークとフェムトセル基地局 FTTH xDSL 地下街などでは半径数mをカバーする フェムトセル基地局が設置され、電波 の届きにくい不感地帯をなくしている。 □ストレージシステム最適処理のための階層化 DRAM(1 ) SSD SAS HDD( ) SATA HDD ( ) 03 利用頻度の高いデータは高速のSSDに、利用頻度の 低いデータは下位のストレージに自動的に振り分けた りしてシステム全体の効率化を図る。 SATA 3Gbps mSATA“SMG3B シリーズ” 消去が少ない「追書き方式」を採用し、ストレージ寿命を大幅に向上(1) TDK の mSATA SSD “SMG3B シリーズ ” に搭載されている SSD コントローラ IC“GBDriver RS3” には、 「追 書き」機能が装備され、消去が少ない効率的な書き換えにより、ストレージ寿命の大幅な向上を実現しています。 本方式は、特に、小さいデータを書き換える場合に有効な書き込み方式です。 通常方式と追書き方式の書き換え手順の違いを下記します。 通常方式の書き換え手順例 あるブロックAのP30内のデータ(■色部)を書き換える場合 注) P30はページ30を意味します 通常の書き換え手順では、下図のようにWrrte：Eraseが１：１となり、とくに少セクタ書き換えの場合、 書き換え(消去)回数の消費につながり、ドライブ寿命の観点から望ましくありません。 《ブロックA》 《ブロックB》 《ブロックA》 P0 P0 P0 P29 P29 P29 P30 P30 P0 P29 P30’ P30 P31 P30’ P31 P63 P63 ①ブロックAのP0～29を、 ブロックBにコピー ②書き換えたいデータを含む P30’をNew Pageとして P30に書き込む ③ブロックAのP31～63を、 ブロックBにコピー ④ブロックAの無効 データを消去 このケースでは、P30の1ページを書き換えるために、64倍の64ページが書き換えられる ことになり(Write Amplification＝64)、書き換え寿命が加速度的に劣化することになります。 追書き方式の書き換え手順例 あるブロックAのP30内のデータ(■色部)を書き換える場合 注) P30はページ30を意味します TDKのmSATA SSD “SMG3Bシリーズ”に装備されている追書き方式では、次のような書き換え手順により、ストレージ寿命の劣化を回避します。 《ブロックA》 P0 《ブロックB》 P0 《ブロックA》 P0 P30’ P29 P29 P30 P30 P31 P31 P63 P50 《ブロックB》 P0 P30’ P1 P50’ P49 P51 P63 次回書き込みが、たとえばブロックAのP50内のデータ(■色部)を書き換え たい場合は、移し先ブロックBの2ページ以降に、 New Page（P50）として 当該ページを書き込みます。この場合にも、2ブロック状態を維持して次回 書き込みを待ちます。 このケースでは、書き換えたいブロックAのP30(■色部)のみ、移し先のブ ロックBの1ページ目(P0)に、NewPage(P30)として書き込んでWrite動作を 終了します。つまり、通常方式のように書き換え対象ページの前後ページ をコピーすることなく、2ブロック状態を維持して次回書き込みを待ちます。 《ブロックA》 P0 《ブロックB》 P0 P0 P30’ P19 《ブロックC》 《ブロックD》 P0 P20’ P20 P29 P21 P30 P31 P63 P63 一方、次回書き込みがブロックAではなく別ブロックの場合、たとえばブロックCのP20内データ(■色部)を書き換えたい場合は、 ブロックAとブロックBの2ブロック状態 を維持したままで、移し先ブロックDを準備して、その1ページ目(P0)にNew Page(P20’)として当該ページを書き込みます。 04 SATA 3Gbps mSATA“SMG3B シリーズ” 消去が少ない「追書き方式」を採用し、ストレージ寿命を大幅に向上(2) TDK の mSATA SSD “SMG3B シリーズ ” は、この「追書き」方式により、DRAM などのキャッシュメモリ 非搭載ながら、Write Amplification：1.8（実測値）という効率的な書き換えを実現しています。 [Write Amplification]（実測値） □ 消去回数合計 : 42,192,018 Block □ 総 デ ー タ数 : 11,060,384,366,592 Byte (4KB * 64page * 42,192,018Block) □ 書 き込 み 量 : 6,104,472,852,992 Byte □ 書き込み効率 : 1.8 (11,060,384,366,592 Byte / 6,104,472,852,992 Byte) 補足：データ読み出し時 （このブロックのデータを全て読み出す時） 《ブロックA》 《ブロックB》 《ブロックA》 《ブロックB》 P0 P29 P30 P30 P31 P49 P50 P50 P51 P63 上記のような2ブロック状態を維持した書き込み 状態にあるブロックAのP30(■色部)とP50(■) のデータを読み出す場合。 上図のように、ブロックBの○部分のみを 読み出します。 □NCQ対応により、書き換え回数を削減 NCQとはNative Command Queuing の略で、SSDなどを高速化するための技術です。NCQを使用することで、複数のコマンドを連続で受け取り、 それと同時にコマンド処理を行います。受け取ったコマンドを、SSDの処理が早くできる順番に並べ替えて実行するため、処理速度が向上しますが、 同時に、フラッシュアクセスを節約しているため、書き換え寿命も向上します。 NCQなし 太線が一つのブロック（消去単位）のイメージです。 ホストから指示された順番に処理を行います。このため、 同一ブロックへのアクセスであっても入力されたコマンド の順番に別々に処理を行います。 NCQあり 左図のようにデータを送受信する順番を並べ替えてコマンド 処理を行います。NANDフラッシュへのアクセスを節約でき ます。ホストが連続したアドレスのデータを複数コマンドで実 行され、当コマンドがページ中途で切れる場合に有効な書き 込み方式です。TDKのSSDコントローラIC“GBDriver RS3” ではコマンド実行効率を最適化しているため、パフォーマンス の向上および寿命の延長などの効果があります。 05 SATA 3Gbps mSATA“SMG3B シリーズ” Global Staticウェアレベリング「TDK Smart Swap」により、SSD寿命が大幅に向上（1） TDK 高度書き換え分散アルゴリズム「TDK Smart Swap」により、OS、FAT 等の固定領域を含め、書き換えを分散 します。フラッシュメモリ寿命を最大限活用できるため、SSD 寿命を大幅に向上しています。 置き換え領域 リードオンリー領域 OS, FAT etc. 未使用 ダイナミック・ウェアレベリング 書き換え回数差が大き い領域はスタティック・ ウェアレベリング 書き換え回数差が小さ い領域はダイナミック・ ウェアレベリング スタティック・ウェアレベリング（Smart Swap） 置き換え領域 リードオンリー領域 未使用 例えば、SMG3B16G シリーズの場合、1 秒に10 回、書き換えが発生した場合でも10 年の書き換え寿命が期待でき るため、交換頻度が少なく、トータルコスト削減に寄与します。 □書き換え寿命目安 お客様機器のご使用年数別、 許容アクセス回数/秒 書き換え （24時間365日稼動の場合） 寿命目安 （単位：百万回） 1年 5年 10年 容量 標準型番 1GB SMG3B01GVABCS-SSA 197 6.25 1.25 0.62 2GB SMG3B02GVBBCS-SSA 394 12.47 2.50 1.25 4GB SMG3B04GVDBCS-SSA 788 24.99 5.00 2.50 8GB SMG3B08GVDBCS-SSA 1,576 49.97 9.99 5.00 16GB SMG3B16GVDBCS-SSA 3,152 99.95 19.99 9.99 06 SATA 3Gbps mSATA“SMG3B シリーズ” Global Staticウェアレベリング「TDK Smart Swap」により、SSD寿命が大幅に向上（2） TDK Smart Swap により、実際のフラッシュメモリへの書き換えが、特定領域に集中していないことを下図の 通り確認しています。 Smart Swapなし P/E Cycle WITHOUT Global Static Wear Levelling (WITHOUT TDK SMART SWAP) 11000 10000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0 500 1000 Block No. 1500 2000 Smart Swapあり TDK "Smart Swap" Global Static Wear Levelling (CAG3B/SDG3B/SMG3B series) P/E Cycle 11,000 10,000 9,000 8,000 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 2,000 1,000 0 0 500 1000 Block No. 07 1500 2000 SATA 3Gbps mSATA“SMG3B シリーズ” 寿命管理ソフト「TDK SMART」 で、ドライブ管理も安心 TDK は、SSD 寿命診断ソフト“TDK SMART” をホームページ上に公開しています。“TDK SMART” は、完全にラ イセンスフリーのSSD 寿命診断ソフトですので、SSD 搭載機器のメーカ様だけではなく、ユーザ様も、SSD の残寿命 等の情報共有が可能となります。 □“TDK SMART”ダウンロード https://product.tdk.com/info/ja/products/flash-storage/tdksmart.html セキュリティー機能も充実 個人情報や営業情報等、秘密情報の漏洩により、企業は、ブランドイメージの低下、信頼の失墜、多額の補償費用等、甚 大な経営ダメージを受けます。また、設計情報等の知的財産流出による被害は計り知れません。このようなセキュリティ リスクに対し、TDK SMG3B シリーズは、情報の改ざん、漏洩、不正コピーを禁止する機能を実装しています。 TDK SSD内部（SMG3B シリーズ） NANDコントローラ TDK GB Driver RS3 暗号化機能 お客様 ホスト Write 暗号化処理 HW Read 復合化処理 HW Erase (Trim） FW （Trimコマンド） NAND型 フラッシュメモリ 暗号化されたデー タがメモリ内に保存 されるため、メモリ 内のデータを取り出 しても内容は不明。 パスワードロック：お客様にてパスワード設定が可能 08 データ完全消去 SATA 3Gbps mSATA“SMG3B シリーズ” □ 主な特長 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 自社設計、国産SSDコントローラGBDriver RS3搭載 高速・高耐久、国産 4KB/Page SLC NAND型フラッシュメモリ搭載 Serial ATA Standard Rev.2.6（Gen 1:1.5Gbps/Gen 2: 3.0Gbps）対応 15bit/512Byte ECC（BCH）搭載 電源遮断耐性を強化（巻き戻り機能搭載） TDK Global Staticウェアレベリング機能搭載（TDK Smart Swap） データランダマイザ機能＋オートリフレッシュ機能搭載 NCQ（Native Command Queuing）対応 ATA Trimコマンド対応 AES 128bit（Advanced Encryption Standard） 暗号化機能（CBC mode）搭載 寿命診断ソフト（TDK SMART）付属 オプション機能 ソリューションサポート □ 主な用途 省スペース化が要求される組み込み用途や産業用途。 書き換え頻度の高いフェムトセル基地局などのローカルサーバ用。 □仕様 □形状・寸法 シリーズ シリアルATA 3Gbps mSATA Type SSD RS3シリーズ 型番 SMG3Bシリーズ 容量 1GB/2GB/4GB/8GB/16GB 形状 mSATA Type SSD 搭載フラッシュメモリ SLC（2値）NAND型フラッシュメモリ（4KByte/Page） 搭載コントローラ TDK GBDriver RS3 インタフェース Serial ATA Revision 2.6 転送モード SATA Gen1: 1.5Gbps, Gen2：3.0Gbps 転送速度* Read (max.) 160MByte/sec Write (max.) 80MByte/sec エラー訂正機能（ECC） 15bit/512Byte 書き換え寿命 固定領域有無に関わらず、有効ブロック数×50,000回 （例：16GB mSATAの場合、31億回） 動作周囲温度 0 to ＋70℃［‒40 to ＋85℃ Industrial Option］ 保存周囲温度 ‒25 to ＋85℃［‒40 to ＋85℃ Industrial Option］ 保存/動作湿度 0 to 90（%）RH［但し結露しないこと］ 電源電圧 3.3V±5% 準拠規格 CE/FCC/VCCI 環境仕様 RoHS指令対応 * 4chモード時、CrystalDiskMark 3.0にて測定。 お客様の実際の使用環境・条件によっては速度が異なる場合もございます。 2015.08.07 09
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