2018.08.17
アップルデバイスに搭載される、さまざまなテクノロジーを超ディープに解説！
読む前に覚えておきたい用語
SSD（Solid State Drive）
USBメモリやSDメモリーカードなどにも採用されているNAND型フラッシュメモリを記録媒体としたストレージデバイス。当初はHDDを置き換えるため、ATAやシリアルATAなどのインターフェイスにそのまま接続していたが、最近ではより高速なPCIeに接続するタイプが主流になりつつある。
NVMe（Non-Volatile Memory Express）
PCIeにSSDを接続するためのインターフェイス規格で、プロトコルに従来のAHCI（Advanced Host Controller Interface）ではなく、フラッシュメモリに最適化したNVMHCI（Non-Volatile Memory Host Controller Interface）を採用している。現行MacのSSDにはすべてこのタイプが採用されている。
SCM（Storage Class Memory）
従来のNANDフラッシュメモリを越えるアクセス速度を実現する新型メモリとしてIBMが提唱した次世代ストレージ技術。MRAMやReRAMなどの次世代不揮発性メモリを指すことが多いが、広義にはNANDフラッシュメモリを使ったメモリバス接続型ストレージも含まれる。
HDDからSSDへのパラダイムシフト
2008年に登場した初代MacBookエア以降、Macのストレージはハードディスク（HDD）からフラッシュストレージ（SSD）へと置き換えが進み、現在ではMacBookシリーズおよびMacプロがSSDに完全移行し、iMacやMacミニにもSSD搭載モデルが存在する。
2008年ごろのSSDは、HDDに比べて容量単価が数十倍と非常に高価だったが、現在では容量単価もHDDの数倍程度まで下がっており、特に256GB以下の容量帯はSSDの独壇場になっている。
SSDの接続インターフェイスもこの10年間で大きく進化を遂げている。当初パラレルATA接続でスタートしたSSDだが、その後シリアルATAを経て、現在ではPCIエクスプレス（PCIe）接続に切り替わった。またそのプロトコルも、ハードディスク用に設計されているAHCIから、フラッシュメモリに最適化されたNVMHCIへと変更され、SSDの性能をより引き出すべく進化している。
最新のMacでは、物理層にPCIe（Gen.3）を4レーン、論理層にNVMHCIを採用するNVMe SSDが採用されており、インターフェイスとしての理論値は最大毎秒4GB、実効速度でもリード毎秒3GB、ライト毎秒2GBに達するモデルもある。
さらに、PCIe（Gen.4）をベースにしたNVMe SSDも登場しており、今後もSSDの高速化は続く見込みだ。なお、現時点ではまだインテルプロセッサがPCIe（Gen.4）に対応していないため、Macへの採用は来年以降になる見込みだ。
待ち時間ゼロで起動するMacも？
その一方で「ストレージクラスメモリ（SCM）」と呼ばれる新しいカテゴリーのストレージも登場しており、そのSCMの一種であるフラッシュメモリを搭載したNVDIMMがすでに実用化されている。Macに搭載されているNVMe SSDとの違いは、その接続先がPCIeではなく、より高速なCPUのメモリバスである点で、プロトコルにはNVMe SSDと同じNVMHCIが採用されている。NVDIMMの優れた点は、その接続インターフェイスがPCIeに比べて一桁以上高速で、かつレイテンシ（遅延）も少ないメモリバスであることに加えて、CPUからはメモリに見える点だ。
一般的なパソコンではOSやプログラム、データなどはストレージからメモリにロード（転送）され、そこで初めて処理される。このためSSD化によって高速化されたとはいえ、パソコンの起動にはいまだに10秒以上の時間を要する。しかし、ストレージがCPUに直結されればメモリに転送する必要すらなくなる。その意味するところは「電源を入れれば（待ち時間ゼロで）すぐに使える」ことだ。もちろんシステム全体のアーキテクチャに変化が起きるため、OSを含めたソフトウェア構造の大きな見直しが必要になる。しかし、NVDIMMはすでにエンタープライズサーバなどでは実用域に入っている技術であり、今後macOSの進化によって不揮発性半導体メモリとしての本来の性能をフルに発揮させる時代が来る可能性もある。
このようなSSDの急速な発展を支えているのが「3D NAND」だ。3D NANDは、従来平面（2D）だったNANDセル構造を高さ方向に積層することで記録密度の大幅な向上を実現するもので、すでに市場では上位モデルのSSDを中心に3D NANDへの移行が進んでいる。
