フラッシュメモリとは？用途や仕組みについて解説

フラッシュメモリは、SSDやUSBメモリ、スマホのストレージなど私たちの日常生活に欠かせない多くのデジタルデバイスで使用されている重要な技術です。

不揮発性メモリであるフラッシュメモリは、電源を切ってもデータを保持できるので、データの保存や読み書きを行うために利用されています。

この記事では、フラッシュメモリの基本から使用用途、SSDとUSBメモリの違いなどのよくある疑問について解説していきます。

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フラッシュメモリについて

フラッシュメモリの基本から使用用途、それぞれの違いについて解説していきます。

フラッシュメモリとは？

フラッシュメモリとは、電源を切ってもデータを保持できる不揮発性の記憶装置です。

フラッシュメモリの特徴をまとめると次の通りです。

• 不揮発性
  電源を切ってもデータが消えないため、長期間のデータ保存が可能です。
• 高速なデータアクセス
  書き込みや読み取りが速く、HDDよりも効率的です。
• 衝撃に強い
  可動部分がないため、物理的な衝撃に強く、USBメモリやスマホなどのポータブルデバイスに最適です。
• コンパクト
  小型化が可能で、スマホやタブレットなどの内部ストレージとして使われています。
• 低消費電力
  動作時の消費電力が少ないため、スマートフォンやノートパソコンのバッテリー寿命を延ばすのに役立ちます。

電源を切ってもデータを保存できるので、USBメモリやSSD、スマートフォンのストレージなど私たちの日常生活の中で幅広く利用されています。

フラッシュメモリは、データの読み書きが速く、耐久性が高いことが特徴です。

HDDでは、ディスクの回転やヘッダーなどを可動部分があるため衝撃に弱いですが、フラッシュメモリの場合は可動部分がないため、物理的な衝撃に強いです。

さらに、フラッシュメモリは小型で軽量なため、持ち運びが容易で、省スペースなデバイス設計が可能になります。

そのため、フラッシュメモリは現代の多くのデジタルデバイスにおいて重要な役割を果たしています。

フラッシュメモリを使うデバイス

フラッシュメモリは実に様々なデバイスに使われています。

一部ではありますが、フラッシュメモリを使ったストレージデバイスと製品についてまとめてみました。

このように、スマホやタブレット、電化製品、自動車など普段から使っている身近なものから、医療機器、監視カメラ、サーバーなど普段触れることは少ないものの確実に今の社会には必要不可欠なものまで、幅広く利用されています。

フラッシュメモリの仕組みについて

フラッシュメモリは、データを小さなセル（メモリセル）にデータを電気的に記録する仕組みです。

このメモリセルにデジタルデータ（0と1）を電気的に記録し、電源を切ってもデータを保持します。

メモリセルは、フラッシュメモリの基本単位で、トランジスタ（MOSFET）をベースにした構造を持ちます。

これには、フローティングゲートと呼ばれる部分に電子を閉じ込めることでデータを保持することができます。

フローティングゲートに、電子がある時はデジタル値「0」、空の時はデジタル値「1」として、電子を出し入れすることでデータを記録・消去します。

ここで一つ疑問が出てきますが、「データの1」と「全く何も保存していない領域（未使用領域）の1」はどう識別しているのかです。

この識別には、ファイルシステムが活用されています。

ファイルシステムとは、ストレージ上にデータを保存し、効率よく管理するための仕組みで、代表的なファイルシステムには、FATやexFAT、NTFSがあります。

ストレージは単にデータを記録するだけの装置であり、そのままではどこに何が保存されているかが分からなくなってしまいます。

ファイルシステムは、データを「ファイル」として整理し、それらを管理するルールや構造を提供することで、データの読み書きを可能にしています。

ファイルシステムでは、データが保存されている領域と未使用の領域を区別するために管理情報（メタデータ）を使用しているため、「データの1」と「全く何も保存していない領域（未使用領域）の1」を識別することができます。

フラッシュメモリのよくある質問

フラッシュメモリのよくある質問について解説します。

「SSD」や「USBメモリ型SSD」と「USBメモリ」の違い

SSDとUSBメモリのデータを保存する部分にはフラッシュメモリが使われていますが、大きな違いは性能（容量やデータ転送速度）と用途です。

SSDは主にパソコンやサーバーなどの内部ストレージとして使用され、USBメモリはデータの一時的な保存や持ち運び用として設計されています。

SSDは内部に複数のフラッシュメモリチップを並列で使用し、高速なデータ転送を実現しています。

また、コントローラーが高度で、データの効率的な書き込みや読み出し、エラー訂正機能を備えています。

一方、USBメモリは簡易的な構造で設計されており、並列処理の能力が低く、一般的にはSSDよりも速度が劣ります。

具体的な読み込み速度の違いは、一般的なSATA SSDは約560MB/s、より高速なNVMe SSDでは約1,800～12,400MB/sであるのに対して、USBメモリは20～50MB/s程度です。

NVMe SSDは、接続する規格のバージョンや製品によって速度が全然違うのでかなりの幅があります。

SSDはパソコンの起動時間を短縮したり、大容量のデータを迅速に処理したりするために設計されており、通常、より高価で耐久性が高く、寿命も長い傾向があります。

これは、SSDがより高度なフラッシュメモリ技術を使用しているためです。

SSDはコントローラが高度で、ウェアレベリングやエラー訂正機能が充実しているため、データの信頼性が高いです。

USBメモリはこれらの機能が簡略化されていることが多く、長期間の使用や頻繁な書き換えには向いていない場合があります。

このように、SSDとUSBメモリは同じフラッシュメモリ技術を基盤としながらも、用途や設計思想に応じて異なる特性を持っています。

また、最近ではコンパクト化が進みUSBメモリ型のSSDも登場しています。

製品によっても違いますが、USBメモリより少し大きめの形状で手のひらサイズぐらいのポータブルSSDです。

形状がUSBメモリ型であるだけで、内部構造としてはSSDと同じなので、SSDと同じような複雑なコントローラーや並列処理を持ち、高速なデータ転送が可能です。

フラッシュメモリとメモリの違い

フラッシュメモリとメモリの違いは、主にデータを保持できるかどうかです。

ここで言うメモリとは、メインメモリ、RAM、主記憶装置などとも呼ばれ、パソコンが作業する際に一時的にデータを保持するためのパーツのことです。

フラッシュメモリは電源を切ってもデータが保持される「不揮発性メモリ」であるのに対して、メモリは電源を切るとデータが失われる「揮発性メモリ」です。

データが保持される不揮発性メモリでは、SSDやUSBメモリ、SDカードなどのストレージとして使用されます。

一方で、電源を切るまでの一時的な保存場所として使われるのがメモリで、CPUがプログラムやデータを高速に処理するための一時的な作業領域として使われます。

また、フラッシュメモリとメモリでは、構造と性能も違います。

フラッシュメモリは、メモリと比べて読み書き速度が遅く、また、書き換え可能な回数にも制限（寿命）があるため、大量のデータを高速に処理する用途には向いていません。

一方、メモリは速度が非常に高速で、CPUと連携してリアルタイムでデータを処理することができます。

まとめ：フラッシュメモリは身の回りで多く使われている

フラッシュメモリの基本から使用用途、よくある疑問について解説しました。

改めて重要なポイントをまとめておきます。

フラッシュメモリは、SSDやUSBメモリはもちろんのこと、スマホやタブレット、電化製品、自動車など私生活に身近なものから、医療機器、監視カメラ、サーバーなど普段触れることは少ないものにも幅広く使われています。

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