eMMC vs SSD: 組み込みストレージオプションの比較

組み込みシステム設計において、ストレージ媒体の選択は非常に重要であり、デバイスのパフォーマンス、コスト、信頼性に直接影響します。 大容量データストレージの需要が高まる中、エンジニアは、2つの主要なソリッドステートストレージ技術であるeMMC（embedded MultiMediaCard）とSSD（Solid State Drive）の長所と短所を比較検討することが多くなっています。 どちらもソリッドステートストレージの利点を提供しますが、アプリケーションシナリオ、パフォーマンス特性、コスト効率において大きく異なります。 この記事では、eMMCとSSD技術の詳細な分析と、実用的な使用例を提供し、設計者が情報に基づいた意思決定を行うのに役立ちます。

eMMC：費用対効果の高い組み込みストレージソリューション

eMMCの歴史は、1997年にデジタルカメラ、携帯電話、PDA向けのポータブルストレージソリューションとして導入されたMMC（MultiMediaCard）に遡ります。 1999年には、デジタル音楽の著作権保護のニーズに対応するためにSD（Secure Digital）フォーマットが登場し、小型化とデジタル著作権管理のサポートにより、最終的に民生用電子機器においてMMCに取って代わりました。 しかし、MMC技術は組み込み形式—eMMC—に進化し、現在でも組み込みシステムで広く使用されています。

JEDEC（Solid State Technology Association）は、eMMCを「フラッシュメモリとフラッシュメモリコントローラーで構成される組み込み不揮発性メモリシステムであり、アプリケーションインターフェース設計を簡素化し、ホストプロセッサを低レベルのフラッシュ管理から解放する」と定義しています。 公式名称には「e」と最初の「M」の間にドットが含まれていますが、この記事では一貫性のために「eMMC」を使用します。

最新のeMMC電気規格はバージョン5.1で、2019年1月にJEDECからリリースされました（JESD84-B51A）。 SDカードとは異なり、eMMCはIC/チップパッケージで提供され、通常は製品のPCBにパッケージチップまたはベアダイとしてはんだ付けされます。

eMMCの容量は通常、数GBから数百GBの範囲です。 たとえば、FlexxonのAXOシリーズは、3D TLC NANDフラッシュ技術を使用して最大512GBを提供しています。 ただし、ほとんどの組み込みアプリケーションでは、特にクラウドストレージがローカル容量を補完する場合、数GBしか必要としません。 一部のコンピューティングプラットフォームでは、eMMCとSSDストレージの両方を組み合わせています。

SSD：高性能、大容量の代替品

SSDは一般的にeMMCよりも大容量を提供し、128GBから数テラバイトの範囲です。 ただし、容量だけが差別化要因ではありません。

• 速度： SSDはeMMCを大幅に上回る性能を発揮します。 eMMC 5.1は、シーケンシャルリード速度250MB/s、ライト速度125MB/sを実現しますが、SATA III SSDは両方で500MB/sを達成します。 NVMe SSDはさらに限界を押し上げます—Samsungの2022年990 Pro（M.2インターフェース）は、リード速度7,450MB/s、ライト速度6,900MB/sを誇ります。
• 耐久性： SSDは通常、優れたウェアレベリングメカニズムを備えており、ストレージの寿命を延ばします。

これらの利点にもかかわらず、SSDはeMMCを時代遅れにすることはありません。 コストが高いため、eMMCは予算重視のラップトップやPCにとって依然として重要です。

アプリケーションシナリオ：eMMCとSSDの選択

eMMCとSSDの選択は、特定のアプリケーション要件によって異なります。 大容量ストレージを必要とする高性能産業用コンピュータまたは組み込みシステムは、SSDの恩恵を受けます。 逆に、予算が限られており、数GBのストレージしか必要としないアプリケーションでは、eMMCの方が経済的です。

たとえば、Flexxonの車載グレードeMMCは、ナビゲーションおよびインフォテインメントシステム—3Dマップ、ダッシュカム、衛星ラジオ、自律走行OS/アプリ、テレマティクス、交通監視など—に電力を供給します。 過酷な環境向けに設計されたこれらのソリューションは、長寿命と安定したパフォーマンスを提供します。

購入に関する考慮事項：ベンチマークと容量計画

技術に関係なく、ベンチマークは不可欠です—eMMCとSSD製品間でパフォーマンスが異なります。 さらに、ウェアレベリング機能が限られているNANDフラッシュストレージの場合、すぐに必要な容量よりもわずかに大きい容量を選択することが賢明です。

技術的な詳細：eMMC

内部アーキテクチャ

eMMCは、NANDフラッシュとコントローラーを単一のパッケージに統合し、ホストシステム設計を簡素化します。 主なコンポーネントは次のとおりです。

• NANDフラッシュ： 通常はTLCまたはMLCタイプで、3D NANDが容量と耐久性を向上させます。
• コントローラー： データI/O、ウェアレベリング、不良ブロック管理などの操作を管理します。
• インターフェース： 最大400MB/s（eMMC 5.1）をサポートするパラレルインターフェース。

主な機能

• 開発の複雑さを軽減する統合設計
• 互換性を保証するJEDEC標準化
• バランスの取れたパフォーマンスと電力効率
• 組み込みの信頼性とセキュリティ機能

技術的な詳細：SSD

内部アーキテクチャ

SSDは、洗練されたプロセッサによって制御される複数のNANDフラッシュチップを採用しています。 重要な要素は次のとおりです。

• NANDフラッシュ： SLC、MLC、またはTLCタイプで、3D NANDが密度を向上させます。
• コントローラー： 多くの場合、高スループットを実現するためにDRAMキャッシュを備えたマルチコアです。
• インターフェース： SATA、PCIe、またはNVMe（後者はPCIe帯域幅を最大化します）。

主な機能

• 機械式ドライブを超える優れた速度
• 耐衝撃性と静音動作
• 高度なウェアレベリングとガベージコレクション
• スペースに制約のあるアプリケーション向けのコンパクトなフォームファクタ

比較分析：eMMC vs. SSD

今後の動向

両方の技術は進化を続けています—eMMCは高密度化とよりスマートなコントローラーに向かい、SSDはPCIe 5.0/6.0インターフェースと3D XPointのような新しいメモリ技術に向かっています。 これらの進歩は、アプリケーションの範囲をさらに多様化させるでしょう。