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【2019年版】初心者にも分かるM.2 SSDとNVMe SSD、PCIe SSD、SATA3 SSDの違いと選び方

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この記事は、SSDには複数種類があるし、そもそもSSDってHDDとかeMMCとかって何が違うのか分からない初心者の方に向けた記事となります。また特に初心者でなくてもご覧頂ければ理解がさらに深まる内容にしたいと思います。

昨今のCPU性能の向上により、パソコンの処理能力の差はストレージ性能に依存するようになりました。体感速度的にストレージが遅ければパソコンも遅い、ということになります。

ですからHDDよりも高速なSSDが注目されていますが、やや高価でした。ところが、このところ値下がりが激しいSSDはようやく普通の人でも買える価格となり、使わなきゃ損な状況にまで来ました。

【2019年版】初心者にも分かるM.2 SSDとNVMe SSD、PCIe SSD、SATA3 SSDの違いと選び方

今さら聞けない?そもそもSSD(エスエスディー)とHDD(ハードディスク)の違いって何?

いきなり結論から言うとSSDの種類は、「2.5インチSATA」「M.2 SATA」「M.2 NVMe(PCIe)」の3種類だけと覚えて支障ないのですが、用語を分かりやすくご紹介しますのでSSDを選ぶときの参考になればと思います。

まずはSSDとは何なのかというお話をする前に、従来から使われてきたハードディスクについて比較のためにふれておきます。なんなら読み飛ばして下さい。

初心者でも分かるHDD(ハードディスク)について

まず利用者が多いHDDからご説明します。お分かりの方は読み飛ばして下さい。

HDDは、磁気を帯びた円盤が複数枚入って回転しており、ヘッドと呼ばれるレコードの針のようなものがデータをディスクに書き込んだり読み込んだりします。

デスクトップパソコンや動画保存用外付けハードディスクに内蔵されるHDDは3.5インチ、ノートパソコンやポータブル外付けハードディスクでは2.5インチ(厚さ9.5mm)が大半です。容量は1TB(テラバイト=約1,000GB)以上のものが主流ですが、3.5インチHDDでは動画を大量に保存する人が多く、現在では4TB(4,000GB)位のものが最もコストパフォーマンスが高くなっています。

今ハードディスクを買うなら、通信方法の規格は、SATA3(サタスリー・サタサン、SATA IIIとも表記する)を買っておけば間違いありません。SATAはシリアルATAの略で歴史も古く、SATA3の規格は10年程前から現在も一般に使われているので、購入当初Windows7がインストールされていたような古いパソコンでもほぼ全て使えるからです。

HDDの読み込み速度は、だいたい秒間で数十〜100MB位です。書き込み速度はこれより遅く、また大量の小さなデータの書き込みはかなり遅くなります。この書き込み速度が遅くなる件はSSDでも同じ傾向です。

HDDの良い点

  • 容量あたりの価格がSSDと比べて安い。→低価格なパソコンに内蔵されることが多い
  • 万一故障しても一部データを救出することが可能な場合がある。

HDDの悪い点

  • SSDと比べて読み書き速度が非常に遅い
  • 衝撃に弱い
  • 後述するM.2 SSDと比べて大きい
  • SSDよりも消費電力が高い
  • ディスクが回転するので音がする。
  • SSDより重い

以上からハードディスクは、動画や作業ファイルなど大容量データの保存・バックアップに向いています。

ハードディスクの大手製造メーカーとして、WesternDigital(ウエスタンデジタル)、Seagete(シーゲート)、HGST(エイチ・ジー・エス・ティー。日立とIBMのHDD部門が合併後、ウエスタンデジタルに買収された)、東芝などがあります。

どのメーカーがオススメかという点においては、ウエスタンデジタルというメーカーのHDDを個人的には推奨します

Seagete製が比較的安く、安めのパソコンや外付けHDDに内蔵されていることが多い気がしますが、個人的な経験上、Seageteは全く信用しておらず、避けるようにしています。なぜなら何台も故障したのを見てきたからです。

大容量NASのハードディスクがクラッシュしたのでHDDを交換してみた(交換方法)

ネット上ではデータセンター等におけるHDDの故障率が公表されていて、信頼性はHGSTがベストですが高価で入手しづらい傾向にあります。なので経験上故障しづらく性能も十分なウエスタンデジタルを常用しています。個人的にはパソコンに内蔵したり、外付けHDDに組み込むのはこちらを使っています。

NASというネットワークHDDにはREDを使っています。自宅だけでなく会社のNASでも数台使っていますが、全く壊れる気配すらありません。

 

初心者でも分かるSSD(エスエスディー)について

次にSSDについてご説明します。SSDはSolid State Drive(ソリッドステートドライブ)の略で、要するに電源を落としても消えないメモリーをHDDの代わりに保存しようというものです。SDカードやUSBメモリーが高速かつ大容量になってHDDの代わりになった、とイメージして頂ければ結構です。

でもSSDは、詳しくは割愛しますがSDカードやUSBメモリー、コンパクトフラッシュなどの外部記録媒体とは仕組みが異なり、読み書き速度が高速で信頼性の高いものになっています。

また、低価格帯ノートパソコンやタブレットに使用されているeMMCもSSDとは構造が異なり、SSDよりもずっと読み書き速度が遅いものになっています。その代わり消費電力がSSDよりも小さいので処理速度を求めない場合はアリとなっています。ちなみに家電量販店のチラシやポップでは、SSDとeMMCがよく間違えた記載になっていますので注意が必要です。SSDとeMMCは全く別物です。

SSDは高速だけどHDDほど安くはないので、デスクトップパソコンのシステムドライブ(Cドライブ)に240〜480GBのものを使い、データを貯めるドライブ(Dドライブ)を4TBくらいのHDDにするようにしています。ノートパソコンはドライブを1つしか積めないので、少し大きめの480GB〜1TB程度のSSDを使うようにしています。

SSDの読み書き速度はかなり高速です。実測上の最大読み込み速度がSATA3で500MB前後、NVMeでは1,500〜3,000MBとなります。したがってSATA3の2.5インチHDDを使用していた古いパソコンにて、HDDをSSDに載せ替えることでパソコンの体感速度が上がり、長く使えるようにもなります。

私のようなパソコン好きは古いノートパソコンを安く購入して、HDDをSSDに載せ替えて現役バリバリに使うのがひとつの常識となりつつあります。

少し前のSSDは「プチフリ」という読み書きが一瞬停まる症状があったのですが、最近では聞かなくなりました。SSDを管理するコントローラ等の質が向上したためで、今ではよほど無名メーカーではないかぎりどれでも普通に使えるようになりました。

なお、HDDは実質的にSATA3 3.5インチ、SATA3 2.5インチの2種類しかありませんが、SSDは3種類ありますので後ほどご説明します。

SSDの良い点

  • HDDと比べて読み書き速度が非常に早い
  • 円盤(可動部分)がないため、衝撃や温度変化に強い
  • 後述するM.2 SSDはとてもコンパクト
  • HDDよりも消費電力が低い
  • 理論上はHDDよりも壊れにくい

SSDの悪い点

  • HDDよりも高価である。
  • 後述するM.2 SSDは熱を持ちやすい
  • 故障したら一部データを救出することが基本的に不可
  • 音が出ない

以上から、SSDとHDDの違いはこんな感じにまとめることができます。

HDDは、データ保存用のディスクとして使用する。パソコンのDドライブや、外付けHDD、バックアップや共有サーバとして使用するNASに用いるべし。

SSDは、高速な読み書き速度が欲しい起動ディスクとして使用する。パソコンのCドライブや、動画編集用の作業ディスク、ゲームアプリ置き場として利用する。また落下しても壊れにくいためノートパソコンやポータブルディスクとして使用すべし。

 

初心者でも分かるSSDの選び方

SSDは少し高いけどもはや一昔前のHDDと変わらない価格になったので、デスクトップパソコンのCドライブ、ノートパソコンのメインドライブ、携帯用外付けストレージとして使うべし。また古いパソコンを高速にして長く使いたい方もHDDからSSDへ換装すべし。ということはご理解頂けたかと思います。

後半はSSDについて突っ込んだお話をするつもりですが、そこまで興味ない方も多いと思いますので、先に結論からSSDの選び方をお伝えしましょう。分からない用語があったら後半も読んでくださいね。

まず、2.5インチのSATA3のHDDを搭載しているノートパソコンのSSD換装は、やはり2.5インチSATA3 SSDが唯一の選択肢となります。コスパ的には480〜500GBクラスが良いのですが、1台しか積めないので1TBクラスがオススメです。

さらにPS4/PS4 ProのHDDをSSDに差し替えて高速化するのも流行っていますが、こちらも2.5インチ SATA3 SSDを使います。例えばこちら。

余談になりますがPS4/PS4 ProのHDDをSSDに交換する場合は、事前にUSBメモリーへデータバックアップを取る必要があります。月額サービスのPlayStation Plus会員はオンラインストレージへアップロードする方法も取れますが、そうでない方は大容量のUSBメモリーを別途購入します。ヘビーユーザーでなければ256GBもあれば十分かな。

 

で、パソコンの話に戻りますが、ノートパソコンやデスクトップパソコンの起動ディスクをSSDにする場合、データの引っ越しが必要です。データの引っ越し方法はHDD→SSDでもSSD→SSDでも同じですので、こちらの記事をご参考にして下さい。クローンマシーンがあれば死ぬほど簡単です。

参考記事:「超かんたん!ThinkPad X240内蔵HDDをSanDisk SSD Extreme PROに差し替える方法」

同じくM.2 SSDの接続端子がないデスクトップパソコンをお使いの方は、SATA3 2.5インチ(7mm厚)のSSDを選ぶべきです。3.5インチSSDは存在しないからです。現時点で容量単価、つまり容量に比してコスパが高いのは480〜500GBのSSDですが、1TBクラスを購入してゲームアプリの高速化をしてみてもいいですね。

デスクトップパソコン内に2.5インチベイがない場合、SSDはPCケース内に適当に置いても良いのですが、2.5インチディスクをPCケースに固定するマウンターがあるとエアフローに影響を与えず便利です。

 

次にM.2 SATA3 SSDの接続端子があるノートパソコン・デスクトップパソコンをお使いの方は、M.2 SATA3 TYPE2280のSSDを選ぶべきです。現時点でコスパが良いのは480〜500GBのSSDです。例えばこちら。

M.2 NVMe(PCI Express) SSDの接続端子があるノートパソコン・デスクトップパソコンをお使いの方は、M.2 NVMeのSSDを選ぶべきです。同じくコスパが良いのは480〜500GBのSSDです。例えばこちら。

M2. SSD、特にM.2 NVMe SSDは熱を持ちやすく、サーマルスロットリングという高熱にならないよう速度制御が働いてしまうので、デスクトップパソコンの場合はヒートシンクという放熱板をSSDに取り付けると温度が下がりやすいです。

最近のデスクトップパソコンでM.2 NVMeとM.2 SATA3の両方がある方は、NVMeをCドライブ、SATA3はゲームアプリや動画編集データ用のDドライブ等として使うと幸せになれます。

番外編として、Macbook Pro/AirのSSDはピン形状などが異なるため、トランセンドから発売されているオールインワンキットJetDriveを購入すると便利です。年式により使えるものと使えないものがあるのでご注意ください。

オールインワンキットは高いよ、という方は、アダプタを使って、市販品のSSDと繋いで使います。

ここまでSSDの優位性はご理解頂けたかと思います。では少しつっこんでSSDについて詳しくなりましょう。

 

SSDの規格・種類の違いについて

用語説明をすっ飛ばして結論から先に説明してしまいましたが、ここから少し詳しくお話しします。

上記で「M.2」というSSDが登場しました。これはなんでしょうか。2.5インチのSSDは、見た目や接続端子が2.5インチのHDDと同じです。一方、M.2はぱっと見でメモリーのようなチップむき出しのものが殆どです。

M.2という規格(フォームファクタ)はSSDだけのものではなく、Wi-Fiチップなどの機能拡張機器全般に使えるよう設計されたものです。このためサイズやピン数・形状に様々な違いがあります。ここではSSDに絞ってお話をします。

M.2 SATA3 SSDは接続方法がM.2ソケットで通信方法がSATA3M.2 NVMe SSDは接続方法がM.2ソケットで通信方法がNVMe(PCI Expressを利用したフラッシュストレージ接続。PCIeともいう)だと理解して頂いていいと思います。M.2 NVMe SSDはM.2 PCIe SSDと呼ばれることがありますけど同じものです。

PCI Expressとは非常に高速でデータ通信できるインターフェース(通信経路)で、増設ビデオカードなどに使われています。PCI Expressには16本(レーン)のデータの通り道がありますが、このうち4本(レーン)使うPCI Express 3.0×4(Gen3)がNVMe SSDの主流になっています。

ちなみに2019年中盤から、PCI Express 3.0より概ね倍速のPCI Express 4.0(Gen4)NVMe SSDが登場しましたが、現時点では普及には至っていません。PCIe4.0 SSDは高いし、対応するマザーボードも少ないので当記事では無視して進めます。

理論上の最大転送速度は、SATA3が600MB/sですが、NVMe(PCIe)では4GB/sとなります。HDDが実測最大100MB/s程度なので、どれだけSSDが早いかお分かり頂けると思います。

※厳密には、マザーボードやチップセットによってM.2 NVMeの最大転送速度に差があります。

ちなみに、2.5インチのNVMe(PCIe)SSDは存在しません。なので2.5インチのSSDは必ずSATA3 SSDとなります。また2.5インチのSATA3 SSDとM.2 SATA3 SSDの読み書き速度は理論的には同じです。ソケット方式が違うだけです。

あとAHCIとかNVM Expressという用語もありますが、今回ご紹介するような主流のSSDを選んでおけば気にする必要はありません。簡単にAHCIはSATA3 SSD、NVM ExpressはNVMe SSDと覚えておけば大丈夫です。

次にM.2という規格(フォームファクタ)のサイズというか形状です。結論から言えば、M.2 SSDならType2280を買えばOKです。Type2280は幅22mm×長さ80mmで、よほど特殊な小型PCでない限りはこちらとなります。

そろそろ頭が熱くなってきた人もいらっしゃると思います。SSDの選び方について結論出しますね。

一般の方が使うSSDには3種類しかありません。2.5インチSATA、M.2 SATA、M.2 NVMe の3種類です。

2.5インチSATA3 SSDをお探しの方は個人的にこのあたりがおすすめです。ウエスタンデジタルのSSDの中身は信頼性の高いサンディスク品です。

M.2 SATA3 SSDならこちら。

M.2 NVMe SSDならこちら。

 

SSDのSLC、MLC、TLC、QLCとか3D NANDの意味

ここからはもう少し踏み込んでいきますので、ふわっとご覧頂ければと思います。

SSDの価格を見ていて、TLCよりQLCが安いことに気付かれると思いますが、そもそも違いはなんなのでしょうか。

SSDに内蔵されているメインの記憶部分は、NANDフラッシュというものを使用しており、現在は「SLC」「MLC」「TLC」「QLC」の4種類があります。簡単に言うと左の方が最も高価で最も高速で信頼性が高いものであり、右にいくにつれそれら要素が希薄になります。価格的には右の方が最も安価で、左にいくにつれ高価になります。

頭文字のSはシングル(1ビット=1倍)、Mはマルチ(2ビット=4倍)、Tはトリプル(3ビット=8倍)、Qはクアッド(4ビット=16倍)の意味があります。LCはレベルセルです。

SSDは大量の記憶単位(セル)がNANDにあります。大容量のSSDを作るのにより大量のセルがあるものを作るとコストがかかります。それなら大容量のSSDを安価に製造するためには、ひとつの記憶単位(セル)に、たくさんデータを詰め込めるようにすればいいんじゃね?という発想です。ひとつのセルに1倍書き込むSLCと16倍書き込むQLCのでは、前者の方が早くて信頼性が高いものになりますが、後者の方が製造効率は良いと言えます。製造効率が良ければその分価格も安くなるわけです。

ここまででQLCが最も安く購入できることはお分かり頂けましたよね。ところが喜んでばかりはいられないデメリットもあります。

実はSSDのNANDフラッシュには寿命(上限書き換え回数)があり、使いながら次々とセルが死んでいきます。上限書き換え回数はSLCは約10万回、MLCは約1万回、TLCは約3000〜5000回、QLCは約1000回、と言われています。そもそもSSDはセルが死んでも代わりを使う仕組みになっているので実用上は寿命を気にする必要はありませんけどね。SSDメーカーの規定する(これくらいまでなら使えるよという)総書き込み容量をTBW(Total Byte Written)と言いますが、めちゃめちゃな使い方をしない限り、数十年使っても超えることはまずありません。

現在ではSLCは業務用がほとんど、MLCは業務用か高級品、一般に安く購入できるのはTLCかQLCです。TLCやQLCは安価かつ大容量ですが速度が遅いので、一定量まではセルにSLCとして書き込みをして速度低下を防止しています。これをSLCキャッシュなどと呼びます。でも大容量データではキャッシュが不足してしまい、途中から低速になります。この速度の落ち込みがQLCのSSDは顕著になります。

あと3D NANDとかTLC 3Dとかありますね。3Dだと何が違うのでしょうか。従来のSSDは、基盤に薄いNANDフラッシュを平面的に載せ、それをさらに重ねた多重構造でした。3Dは立体の意味通り、基盤に載せるだけではなく、基盤を貫き縦方向にも配置したものです。新しい技術ではありますがあくまで製造上の都合なので、3D NANDだから読み書き高速とかはありませんので気にしなくていいものです。

以上から、現時点で一般の方が500MB〜1TBを使うにはTLCで、Dドライブなど容量コスパ重視の方はQLCが現実的になっています。また書き込み速度に懸念のあるQLCは頻繁に読み書きをする用途ではなく、動画やゲームのデータを保存しておいてHDDよりも高速に読み込みが出来るという「読み込み専用ストレージ」として使う方法が賢いと思います。

余談となりますが、これらSLC、MLC、TLC、QLCはSSDだけのものでなく、SDカードも同様です。例えばドライブレコーダーや監視カメラのようにひたすら長時間書き込み&上書きを繰り返すものはMLCがオススメです。例えばこちら。

 

SSDを故障させる方法・故障させない対策

最後のお話です。せっかくのSSDは故障させたくないですよね。故障させない対策を理解するために、逆説的に「どうやったらSSDを故障させることができるか」をご説明します。水に浸けるとか燃やすとかは無しですけどね。

SSDを常に高温にする・冷却しない

SSDに限らず精密部品は熱に弱いです。熱くなることが前提のM.2 SSDは比較的熱には強いのですが、それでも「冷却ファンを使わない」「酷使しているのに冷却用ヒートシンク・プレートを使わない(デスクトップパソコンの場合)」は寿命を縮める原因になります。

SSDを少ない空き容量で使い続ける

例えば256GBのSSDだけど空き容量が2GBしかないような状況で、その空き容量の中でずーっと細かいデータの読み書きを続けたような場合です。限られたセルに対して上書きを繰り返すとその部分のセルの劣化が早まります。

PhotoShopやillustratorなどのAdobe製品、その他の動画・画像編集ソフトなどでは不足するメモリーの代わりに「ディスクキャッシュ」を使用します。ディスクキャッシュはHDD・SSDの一部をメモリー代わりに使う機能です。当然、作業をする度に書き換えが発生します。空き容量がなく限られた容量(セル)の状態でこれを多用することは特定のセルにダメージを相当与えることになります。

このことから、「ムダなデータは捨てて空き容量を確保しておく」または「余裕を持った大容量のSSDを使う」が一種の解決法となります。

 

まとめ

斜め読みでもお分かり頂けるよう少し説明が冗長的な箇所はありますが、HDDとSSDの違いや長所・欠点や、SSDのなかでも種類があるよ、というお話をさせて頂きました。

SSDには細かい種類はあれど、「2.5インチかM.2か」「M.2だとしたら、SATAかNVMeか」だけ確認すれば、普通にAmazonあたりで売れている商品で全く問題ないということをお分かり頂ければと思います。SSDの種類は、2.5インチSATA、M.2 SATA、M.2 NVMeの3種類しかないと覚えて頂いてもいいと思います。

私自身がプライベート又は会社の情シスとして使う場合、また同僚や知人友人から「SSDはどのメーカーを買えば良いの?」と聞かれた場合は、スペックや品質、価格を総合したコストパフォーマンス的に、たいがいはウエスタンデジタルのSSDをオススメしています。一昔前は東芝かサンディスクのSSDが至高でしたけど、最近東芝はパッとせず、サンディスクはウエスタンデジタルに吸収されましたからね。そしてSSDの使用目的が明確ではない方にはQLCは避け、TLCまたはMLCを薦めるようにしています。

あと言い忘れてましたが、SSDの特徴として、同じSSD商品であっても128GBなど低容量のものより、1TBなど大容量のものの方が読み書き速度が早いです。さらに上記の「寿命」についても大容量のほうが長いのです。なので状況の許す限りなるべく大きめのSSDを選ぶと良いでしょう。

それでは今回ご紹介したプロダクトを振り返ります。

2.5インチSATA SSDならこちら。会社のデスクトップパソコンでは1TBを使って動画や写真の仮置き場として、またPhotoshopの仮想ドライブとして使用しています。

M.2 SATA SSDならこちら。先日、中古のレッツノートCF-MX3のSSD換装の際にも購入しましたが、快適そのものです。

M.2 NVMe SSDならこちら。自宅のデスクトップパソコンで使っていますが、超高速なアクセススピードを使い切れてません。。。ほぼ自己満足です。

WesternDigitalのM.2 NVMe SSDにはBlueとBlackがあります。Blackの方が高速で、最新モデルは温度が上がりにくい設計になっているそうです。

SSDとHDDの違いをご説明するために登場したHDDです。自宅のQNAP NASや会社の大型NASではWesternDigitalのREDを使用しています。会社では予備ディスクも購入しているのですが全然壊れてくれません。それくらい安心してデータを保管できます。

 

以上、最後までご覧下さり誠にありがとうございました。

 

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