SSDの寿命

最終更新日 2021年09月14日

SSDの寿命とは

フラッシュメモリーの書き換え寿命

SSD内部にあるフラッシュメモリーには書き換え回数に上限があり、その上限に達すると寿命を迎えます。

SSDの寿命とは、このフラッシュメモリーの書き換え寿命を指す場合が多いです。

正常にデータを書き込めデータを保持できるが、書き込みしたデータを一定年数以上(例えば10年以上)保持できなくなった等、信頼性が低くなったら寿命とする場合と、正常にデータを書き込めなかったりデータを保持できない状態になったら寿命とする場合があります。

SSD自体の寿命

SSD内部にはフラッシュメモリー以外にも様々な部品もあり、これらにも寿命があります。

SSDの寿命とは、どの部品なのかは関係なくSSD自体の寿命を指す場合も多いです。

SSDが摩耗故障期間に入り、故障し使用できなくなったら寿命とします。

耐用年数、保証期間

SSDのメーカーが仕様等にて耐用年数や保証期間と呼ぶ年数を公開しており、これを寿命とする場合があります。

この寿命の場合、故障率が高まる摩耗故障期に入るまでの期間より短くし余裕を持たせていますので、この寿命まで使用し続けても、もうしばらくは故障率が低い偶発故障期が続きます。

この寿命は、SSDが寿命を迎えずに使用できる期間を知る必要がある人向けの情報です。

例えば、少なくとも5年間は寿命を迎えずに使用可能なSSD搭載コンピューターを開発し顧客に納品する場合、SSDの耐用年数(保証期間)を知る必要があります。

SSDの寿命の長さ

初期のSSD

初期のSSDは寿命が短く、一般的な用途でも比較的データ書き込み量が多い用途だと数年で寿命を迎えてしまうほどでした。

24時間毎日大量のデータ書き込みを続けていると数週間で寿命を迎えるほどでした。

HDDよりデータ読み書き速度が速くても、HDDに代わって普及することはないと見られていました。

SSDにデータを書き込むとフラッシュメモリーのセルが劣化し寿命を迎えますが、その耐久性を高め、SSDにウェアレベリングと呼ぶ機能が普及し寿命が長くなりました。

成熟期のSSD

初期のSSDでは、SSDの寿命はフラッシュメモリーの寿命と言えるほどでした。

初期のSSDではフラッシュメモリーが書き換え寿命を迎えたという報告を見聞きしましたが、2010年頃には見聞きしなくなりました。

書き換え寿命を気にする必要がないのか確かめるために、様々なSSDに対しデータ書き換えを行い続けた検証が行われました。

書き換え寿命に達したときのデータ書き換え量を基に計算すると、某製品では1日あたりのデータ書き換え量が10GBかつ毎日実施し続けても書き換え寿命が約200年になるほどでした。

1日あたりのデータ書き換え量が100GBかつ毎日であっても書き換え寿命が約20年です。

さらにその半分の約10年であっても、多くの人は買い替えるでしょうから問題になりません。

多くの人は書き換え回数の上限に達するまで使用しないと思われます。

フラッシュメモリー以外の寿命

技術進歩により一般的な用途であればフラッシュメモリーが書き換え寿命を迎えるよりも、コントローラー等、フラッシュメモリー以外が先に寿命を迎えます。

フラッシュメモリー以外の寿命がHDDの寿命よりも短いとユーザーの不満につながりますので、短くてもHDDと同じくらいの寿命はあります。

HDDの寿命は使用環境や使い方等によって違ってくるので一概には言えませんが、短くても3年以上はあり、一般的には5年以上はあります。

フラッシュメモリー以外の寿命は5年以上はありますが、いつ故障するのかはわからず、初期不良により使用開始直後に故障する可能性もあります。

SSDのTBW(Tera Byte Written)

TBWとは

フラッシュメモリーの書き換え寿命を年数で表すと、データ書き込み量によって違います。

寿命をTBW(Tera Byte Written)で表す場合があり、TBWとは寿命に達するまでに書き込み可能なデータ量です。

何テラバイトではなく何ペタバイトだと、PBW(Peta Byte Write)を利用します。

TBWはTotal Byte Writtenの略と言われる場合もありますが、この略でも合っており、テラやペタの違いを気にせずに利用できる用語になります。

容量

SSDの容量が大きいほどTBWも大きく、容量が2倍になればTBWも2倍です。

TBWは容量のみで決まらないので、容量が同じでもTBWが同じとは限りません。

予備領域

SSDの容量分以外に予備としてフラッシュメモリーを搭載している場合があり、その予備用フラッシュメモリーをオーバープロビジョニング領域、SSD余剰容量、予備領域と呼びます。

予備領域が大きいほど、TBW(Tera Byte Written)が大きいです。

データ書き換え回数が多くなり劣化したフラッシュメモリーが使用できなくなると、交換するように予備領域を使用します。

予備領域が大きいほど交換用フラッシュメモリーが多いので、TBWが大きいです。

バッファメモリー

バッファメモリーが大きいほど、TBWが大きいです。

バッファメモリーにはデータ書き込み速度を向上させる他に、書き込みデータをバッファメモリーにためて後にまとめて書き込むことでフラッシュメモリーのデータ書き換え回数を抑える役割もあります。

SSDのDWPD(Drive Writes Per Day)

DWPDとは

DWPDとはDrive Writes Per Dayの略であり、保証期間内において書き換え寿命を迎えずに1日あたりに書き込めるデータ量の指標です。

DWPDは1日に全容量分のデータを何回書き換えても書き換え寿命を迎えないのか示しており、容量にDWPDを掛けるとデータ書き込み量を導き出せます。

例えば容量が256GB、DWPDが1.5、保証期間が5年の場合、1日あたりのデータ書き込み量が256GB×1.5=384GBを超えなければ、5年以内に書き換え寿命を迎えません。

DWPDが大きいほど書き換えの耐久性が高いですが、コストも高くなり価格も高いです。

用途に合わせてDWPDを選ぶとよく、例えば毎日大量のデータを書き込むなら価格が高くてもDWPDが大きいのがよく、主にデータ読み込みにしか使わないならDWPDが小さいので十分です。

TBW

DWPDは、TBW、SSDの容量、SSDの保証年数を利用し、以下のとおり求められます。

DWPD=TBW/(SSDの容量×SSDの保証年数×365日)

TBWが大きいほどDWPDも大きいですが、保証期間が長いほどDWPDが小さいです。

容量

DWPD、保証期間が同じでも、容量が違うと耐久期間(TBWに達するまでの期間)が違います。

容量400GB、容量200GB、どちらもDWPDが10であり保証期間が同じとします。

どちらも保証期間中に毎日容量の10倍に相当するデータ量を書き込むと、保証期間が終わるときにTBWに達します。

1日あたりに書き込むデータ量が同じ場合、容量400GBは容量200GBと比べて耐久期間が2倍になります。

もし容量が2倍になると書き込むデータ量も2倍になる場合、耐久期間が同じです。

データ書き込み速度

DWPDが大きいとデータ書き込み速度が速い傾向があります。

DWPDを大きくするためにオーバープロビジョニング領域を大きくすると有効であり、この領域が大きいとデータ書き込み速度(特にランダムアクセスの書き込み速度)を向上させることもできるためです。

SSDのTBWとDWPD

SSDの使い方によってはTBWで比較できない場合もあれば、DWPDで比較できない場合もあります。

SSDの使い方について、大雑把に2つのパターンを仮定します。

(1)容量が大きいほど書き込むデータ量が大きく(容量2倍なら書き込みデータ量も2倍)、保証期間が過ぎたら交換する。

(2)容量の大きさに関係なく書き込むデータ量が同じであり、保証期間が過ぎても交換しない。

(1)の場合はTBWでは比較できず、DWPDで比較できます。

(2)の場合はDWPDでは比較できず、TBWで比較できます。

容量1TBと容量2TBを比較するとし、どちらもTBWが1,000TB、保証期間が5年間とします。

各SSDのDWPDは、以下のとおりです。

・容量が1TBのSSD

1,000TB÷(1TB×5年×365日)≒0.55 DWPD

・容量が2TBのSSD

1,000TB÷(2TB×5年×365日)≒0.27 DWPD

(1)の場合、容量2TBの耐久性が容量1TBと比べて半分です。

DPWDで比較すると耐久性が半分とわかりやすく、TBWで比較してしまうと耐久性が同じと誤った判断してしまいます。

(2)の場合、どちらも耐久性が同じです。

TBWで比較すると耐久性が同じとわかりやすく、DWPDで比較してしまうと耐久性が違うと誤った判断してしまいます。

SSDの寿命を延ばした技術

ウェアレベリング

ウェアレベリングとは、フラッシュメモリーのデータ書き換え回数を平準化する機能です。

データの書き込みがフラッシュメモリー内で分散し、データ書き込みによる摩耗が均一化します。

例えば、OSやアプリケーションが同じファイルを複数回更新したとしてもフラッシュメモリー内で劣化が少ない場所にファイルを移動させて書き換え回数を分散させたり、更新されないファイルを移動させて更新頻度が高いファイル用の空き領域にする処理を行います。

フラッシュメモリーの各セルはデータ書き換え回数が有限であり、ウェアレベリングがないと一部のセルにデータ書き換え回数が集中して増加し寿命が短くなります。

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

ウェアレベリングには、ダイナミック・ウェアレベリングとスタティック・ウェアレベリングがあります。

ダイナミック・ウェアレベリングでは、頻繁にデータ書き換えがある部分で書き換え回数を平準化します。

スタティック・ウェアレベリングでは、頻繁にデータ書き換えがある部分に限らず書き換えがほとんどない部分と合わせ全体で書き換え回数を平準化します。

もう少し両者の違いを詳しく見ていきます。

フラッシュメモリーはブロックごとに分かれており、各ブロックはデータ書き換え回数が一定に達すると寿命に達します。

一部のブロックにてデータ書き換え回数が集中的に多くなると寿命に達するのが早まります。

書き換え頻度が低いデータをスタティック(静的)データ、書き換え頻度が高いデータをダイナミック(動的)データと呼びます。

ダイナミック・ウェアレベリングでは、ダイナミックデータが書き込まれるブロックを対象とし、データ書き換え回数を平準化します。

スタティックデータが書き込まれているブロックに対しては何もせずそのままとし、データ書き換え回数を平準化しません。

各ブロックのデータ書き換え回数を記憶し、データ書き換えを行うときはデータ書き換え回数が少ないブロックを選び、データ書き換え回数を平準化します。

スタティックデータが書き込まれているブロックがそのままなので、ダイナミックデータが書き込まれているブロックのデータ書き換え回数が集中的に多くなっていきます。

もしブロック全体の中で半分のブロックにスタティックデータが書き込まれ二度と書き換えが行われない場合、これらのブロックのデータ書き換え回数が1回であり、残りの半分のブロックをダイナミックデータの書き換えに利用し続けると、データ書き換え回数が集中的に増えていきますので、ブロック全体で見るとデータ書き換え回数が偏り平準化できません。

スタティック・ウェアレベリングでは、ダイナミックデータが書き込まれているブロックと、スタティックデータが書き込まれているブロック両者を対象とし、データ書き換え回数を平準化します。

スタティックデータが書き込まれているブロックのデータ書き換え回数が少なければ、データ書き換え回数が多いブロックへスタティックデータを移動させます。

スタティックデータの移動によりデータ書き換え回数が少ないブロックが空き、そのブロックをダイナミックデータの書き換えに利用すれば、ブロック全体に渡ってデータ書き換え回数を平準化できます。

ウェアレベリング実行条件

セルの平均消去回数と最大消去回数を比較し、両者の差が一定以上に達するとウェアレベリングを実行します。

どのくらいの差になったら実行するのかは、SSDによって違います。

SSDの寿命を気にする必要がない意味

SSDが登場し始めた頃、フラッシュメモリーの耐久性が低い等の理由で劣化が早く、SSDの寿命を気にする必要がある、SSDの寿命が短い等と言われていました。

その後、フラッシュメモリーの耐久性が十分向上した等の理由で劣化が遅くなり、SSDの寿命を気にする必要がない、SSDの寿命が長い、SSDの寿命は数十年や数百年等と言われるようになりました。

このような話を聞くと、まるで半永久的にSSDを使えるように聞こえますが、そうではなく補足するとフラッシュメモリーの書き換え寿命を気にする必要がないという意味です。

SSDの部品にはフラッシュメモリーに限らず他にも様々な部品があり、これらの部品にも寿命がありますのでSSD自体の寿命を気にする必要があります。

SSDの寿命はデータの読み書きの量に依存するは不適切

SSDの寿命はデータの読み書きの量に依存すると見聞きしますが、不適切です。

SSD内部にあるフラッシュメモリーに対しデータ書き換えが行われるほど劣化し寿命を迎えますが、これが原因でSSDが寿命を迎えることはまずありません。

他の原因、例えばSSD内部にあるコントローラーや基板が寿命を迎え、SSDが寿命を迎えます。

フラッシュメモリーが書き換え寿命を迎えるほど大量のデータ書き込みが発生する場合は、不適切ではありません。

例えば、常に大量のデータ書き込みが発生するサーバーで使用する場合に当てはまります。

SSDの寿命が10年以上

SSDの寿命が10年以上やそれに近い年数としている記事が多く見られます。

その根拠が不明な記事もあれば、フラッシュメモリーの書き換え寿命を根拠にしている記事もあります。

SSDには他にも部品がありますので、フラッシュメモリーの書き換え寿命が10年以上でも、SSDの寿命が10年以上あるとは言えません。

SSDの寿命がHDDより長い根拠

SSDの寿命がHDDより長いと見聞きしますが、根拠が不明だったり、根拠があっても乏しい場合があります。

例えば、HDDと違ってSSDには駆動部分がないという根拠がありますが、駆動部分がない方が寿命が長いとは限りません。

SSDのTBW(Tera Byte Written)に注目し、平均的なデータ書き込み量から推定した寿命が長いことを根拠にしている場合が見られますが、SSDはTBW(Tera Byte Written)のみで寿命が決まるわけではなく他の要因によっても寿命を迎えるので根拠になりません。

SSDの寿命はHDDより長いと断言できるほどの根拠が見られませんので、SSDの寿命はHDDより長い可能性がありますが、今のところ過剰に期待しない方がよいです(2021/09/14時点)。

仮にSSDの寿命がHDDより長いとしても、SSDが寿命を迎える前に故障してしまう可能性がありますので、定期的なバックアップが必要です。

SSDフラッシュメモリー書き換え寿命とHDD寿命の比較

SSD内部にあるフラッシュメモリーの書き換え寿命とHDDの寿命を比較する記事が多く見られます。

SSDの寿命はフラッシュメモリーの書き換え寿命で決まり、この寿命を迎えない限りSSDも寿命を迎えることがない、このように明確に書かれているわけではありませんが、これを前提にしていると思われてもやむを得ない記事が多く存在します。

SSDが登場し始めたときはフラッシュメモリーの書き換え寿命が短く、例えば一般的なパソコンの使い方でも3年程度で寿命を迎えてしまう場合があるほどでした。

この場合はフラッシュメモリーの書き換え寿命以外の寿命、例えばコントローラーの寿命が3年より長いでしょうから、先にフラッシュメモリーが書き換え寿命を迎えてしまい、SSDのフラッシュメモリーの書き換え寿命とHDDの寿命を比較するのが妥当です。

その後はフラッシュメモリーの書き換え寿命が長くなり、一般的なパソコンの使い方であれば寿命が数十年や数百年です。

SSDの寿命はフラッシュメモリーの書き換え寿命ではなく他の寿命によって決まってくるので、SSDのフラッシュメモリーの書き換え寿命とHDDの寿命を比較するのは妥当ではありません。

SSDの寿命の予測

SSDの寿命は書き換え回数等を基に予測できますが、予測できるのはフラッシュメモリーの寿命であり、他の部品の寿命を予測できません。

一般的にはフラッシュメモリーが寿命に達するほど使用しないので、予測した寿命が役に立ちません。

データ書き込み量が非常に多い用途では、予測した寿命が役に立ちます。

読み出しのみ使用時の寿命

ここで言う寿命とは、フラッシュメモリーの書き換え寿命です。

SSDを読み出しのみ使用すると寿命が無限になりそうですが、それは違います。

メタデータの書き換え、リフレッシュ機能によるデータ書き換えが発生しますので、いずれは寿命を迎えます。

SSDの寿命を延ばす方法

SSDはデータ書き込みにより劣化していき寿命を迎えますが、データ書き込み回数を抑えれば寿命を延ばせます。

昔はこの寿命が問題でしたので寿命を延ばす方法が効果的でしたが、今では気にする必要がないほど寿命が長くなったので無用です。

RAMディスク

RAMディスクを使用する方法があります。

RAMディスクとはメインメモリーにてストレージのように利用する領域であり、データ読み書き速度がSSDよりも速いです。

ストレージのように大容量を用意するのが難しく、パソコンの電源を切れば保存しておいたデータが消えるため、RAMディスクを活用する方法がかなり限られます。

その活用方法には、ウェブブラウザーのキャッシュ等の一時的なデータを保存する、画像編集対象のファイルを保存し編集終了後にSSDに保存する等があります。

仮想メモリ(ページファイル)をSSDに設定しない

仮想メモリ(ページファイル)をSSDに設定しない方法があります(SSDのみ搭載の場合は仮想メモリを利用しない)。

昔を振り返るとSSDの寿命を考えて設定するのがよくないという意見が多く見られましたが、昔はSSDの寿命に対し大きな懸念があったためです。

一般的には仮想メモリではデータ読み込みが発生する場合が圧倒的に多く、データ書き込み量と比べると約50倍多いです。

SSDの寿命に大きな影響を及ぼすほどデータ書き込みが発生せず、多く発生するデータ読み込みをSSDで高速化するのが望ましいので、設定するのが適切です。

休止状態を無効にする

休止状態(ハイバネーション)を無効にする、有効でも休止状態を利用しない方法があります。休止状態にするとメインメモリーにあるデータをSSDに保存しますので、無効か利用しなければその分のデータ書き込みがなくなります。

有効だとhiberfil.sys(メインメモリー保持データを書き込む用のファイル)が作成され、休止状態時に必要な容量を確保するためにそのファイル容量が数十GB(メインメモリー容量によって違う)になり、無効にするとそのファイル容量が小さくなるのでSSDの容量の節約にもなります。

ただし、バッテリー動作でノートパソコンを使用する場合、バッテリーが切れそうになったときに休止状態に移行しなくなるので無効にしない方がよいです。

スーパーフェッチを無効にする

スーパーフェッチを無効にする方法があります。スーパーフェッチとは、利用頻度が高いデータをメインメモリーに保持しておく機能です。例えば、利用頻度が高いアプリケーションの起動に必要なデータを保持しておくと、起動にかかる時間が短くなります。

データ読み込み速度が速いSSDでは有効にしてもあまり効果がなく、有効だとメインメモリーの使用量が増えるので無効がよいです。有効でも効果がないわけではありませんが、SSDの性能が高いので有効にしてもあまり変わりません。

Windows 7以降では自動的に無効になりますが、有効のままの場合もあります。原則的には、SSDがATA8-ACSコマンドに対応している、もしくはランダムアクセスの読み込み速度が8MB/s以上だと自動的に無効になりますが、この条件を満たしても自動的に無効にならない場合もあります。

スーパーフェッチが有効だと、その処理でデータ書き込みが発生しますが、SSDの寿命に大きな影響を与えるほどではありません。有効だとメインメモリーの使用量が増え、休止状態にするとSSDへの書き込み量も増えますが、大した影響がありません。

8.3(MS-DOS)形式のファイル名の生成を無効にする

8.3(MS-DOS)形式のファイル名とは、今では使用されなくなった古いファイル名の形式です。ファイル名本体の最大文字数が8、拡張子の最大文字数が3なので8.3(MS-DOS)形式と呼びます。

互換性のために8.3(MS-DOS)形式のファイル名を生成する設定が有効でも見かけることがありませんが、見えないところで生成されています。生成を無効にするとデータ書き込みを抑えられ寿命が延び、容量の節約にもなります。

インデックスを無効にする

インデックスとは、システムがアイドル状態のときにファイルの保存場所(インデックス情報)を作成してストレージに保存し、検索にかかる時間を短くする機能です。SSDはアクセス速度が速いのでインデックスを無効にしても検索速度が十分速いです。インデックスを無効にすると、インデックス情報が作成されなくなり書き込み回数が減り寿命が延びます。容量の節約にもなります。

一時フォルダTMPやTEMPを移動させる

システムドライブをSSDにしており2台目のストレージがある場合、一時フォルダーのTMPやTEMPを2台目のストレージへ移動させるとSSDの書き換え回数を抑えられ寿命を延ばせます。例えば、ユーザーの一時フォルダー「%LOCALAPPDATA%\Temp」やシステムの一時フォルダー「%windir%\Temp」等です。HDDに移動させるとパフォーマンスが少し低下します。

SSDが寿命に達したとき

SSDはデータ書き込みを行うと劣化していき、データ書き込み量が一定に達すると寿命を迎えます。

それ以外の原因で寿命を迎える場合もありますが、ここでの寿命とはデータ書き込み量が一定に達した場合です。

SSDが寿命に達したとき、どうなるのかは製品によって違います。

某製品では寿命に達したらデータ読み込みのみ可能になり、データを失うことがありません。

別の某製品では寿命に達したら書き込みしたデータが破損する場合があり、データを失う恐れがあります。

データを失うことがないとしても、寿命によりデータ保持期間が短くなっていることに注意が必要です。

寿命によりデータ読み込みのみになったら、すぐにでも別のストレージへデータを移しておくとよいです。

データを失っても問題なかったり、データをバックアップ済みであればデータの移行が不要です。


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