SSDの構造と復旧技術について
SSD（ソリッドステートドライブ）は複数のフラッシュメモリチップを用いてデータを分散的に記録・管理する構造となっています。ひとつの大きな記録領域があるわけではなくストライピング構造と呼ばれる方式で、データを細かく分割して各チップに書き込んでいます。
このため全体を制御するコントローラがすべてのチップの動作を把握しながら動作しておりわずか1チップでも故障すればSSD全体がアクセス不能になることがあります。
損傷チップを特定し、他の領域からデータを救出
SSDの復旧ではまずどのチップが損傷しているのかを特定する解析作業を行います。その上で損傷を回避しつつ生きているチップからセクタイメージを抽出していく復旧処理を行います。多くの方が気にされる「書き込み回数の限界」よりも実際には制御系の異常やファームウェア障害によるトラブルの方が圧倒的に多いのが現状です。
異常発生の兆候：転送速度の低下と起動不能
SSDのフラッシュチップのひとつに異常が出始めると転送速度が大きく上下にブレ始めランダムアクセスが著しく不安定になります。この状態ではOSの起動も難しくなり最終的にはパソコンが完全に起動不能となります。
弊社ではSSDの復旧に際してこの症状を正確に把握し安定状態に制御を誘導しながらセクタ情報を取得する特殊な復旧技術を導入しております。
ファームウェア障害への対応
SSDのコントローラを動かすための内部プログラムは「ファームウェア」と呼ばれています。このファームウェア自体がバグや破損によって異常をきたすとSSD全体が認識不能な状態になることがあります。この場合は主に以下の２つの方法で復旧を試みます。
- ファームウェアの外部修復
専用機材でSSDの内部ファームウェアを修正します。 - チップ交換方式
ファームウェアが内蔵されたチップごと交換し新たなファームウェアの自己修復機能を利用する方法です。
さらに高度なケースではチップ表面を削って信号線を直接接続し特殊な手法でデータアクセスを行うこともあります。
まとめ
SSDはHDDとはまったく異なる構造を持ち高度な制御と構造的リスクを抱えたデバイスです。各種チップの解析からファームウェア修復まで対応可能な設備と技術を備えており重度の障害にも柔軟に対応いたします。
【ドライブ検査・データ復旧】リボール作業
SSDの電気的な損傷のうち、熱や経年劣化による半田クラックなどが原因で動作不能となっている場合、リボールと呼ばれる作業を実施することがあります。
リボールとは、チップと基板の間にある半田ボールを再形成し、接触不良を起こしている接点をつなぎ直す作業です。
SSDでは、コントローラやNANDフラッシュなどのチップが基板上に実装されています。
これらの部品は動作中に発熱し、さらに使用環境によっては温度変化も繰り返されます。
その結果、チップと基板の間にある半田接点にクラックが生じ、通電しても認識しない、途中で動作が止まる、不安定にしか認識しないといった症状につながることがあります。
このような場合、単に基板を確認するだけではなく、接点の状態を見極め、必要に応じてリボール作業を行います。
現在も多くの電子機器では、金属の半田ボールによってチップを基板に接続する構造が採用されています。そのため、これはSSDに限らず、BGA実装を採用する多くの電子機器に共通する課題でもあります。
特に、発熱の大きなチップを多数の半田ボールで支える構造は、熱や経年劣化の影響を受けやすく、今後さらに高度な診断と修復技術が求められる部分だと考えております。
当サービスでは、SSDの電気的な故障についても、基板やチップ、半田接点の状態を確認しながら、データ復旧につながる可能性を慎重に判断しております。
【ドライブ検査・データ復旧】SSDの差
SSDは、容量だけでは状態や品質を判断できません。
同じ容量に見えても、内部に使用されているNANDフラッシュ、コントローラ、ファームウェア、キャッシュ構成、制御方法などによって、特性は大きく変わります。
そのため、SSDの特性を乖離率などの指標で見ていくと、何かしら問題を抱えている可能性があるSSDには、その兆候が数値として表れることがあります。
特に、高容量でありながら極端に安価なSSDなどでは、そのようなサインが出やすい傾向があります。
SSDは、HDDのように機械的に磁気ヘッドで読み書きする構造ではありません。内部では、NANDフラッシュのしきい値を利用してデータを保持しており、その制御はファームウェアに大きく依存しています。
そのため、ファームウェアの品質やNANDフラッシュの良し悪しによって、挙動に差が出やすい性質があります。この点は、機械的な読み書きを中心とするHDDとは大きく異なる部分です。
つまり、SSDは外観や容量表示だけでは判断しにくく、たとえ新品であっても、流通経路や製品状態には注意が必要です。
特に、開封済みのSSDや、出所がはっきりしないSSDについては、警戒すべき要素が多くあります。そのため、SSDではバルク品のような簡易流通よりも、箱がシールで封印されたリテール品が重視されることがあります。
もちろん、信頼できる販売店が扱うバルク品や中古品であれば、SSDであっても問題なく利用できるケースは多くあります。
重要なのは、容量や価格だけで判断しないことです。
ストレージ製品に限らず、偽造品や品質のばらつきはさまざまな分野で発生しています。
そのため、SSDを選ぶ際には、容量、価格、検査結果だけでなく、信頼できる販売元から購入することも非常に重要になります。
SSDの容量表示だけでは分からない内部特性や挙動の違いを確認し、状態判断やデータ復旧、ドライブ検査に活用しております。