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전송 2017-03-27 12:00
[테크닉]

같은 이름 다른 속내
M.2 SSD 정체를 밝혀라

32Gbps와 16Gbps M.2 지원, ASRock X370 Taichi 디앤디컴

AMD 하이엔드 데스크탑 플랫폼이 정체되어 있는 동안 M.2 소켓과 SSD는 인텔 칩셋 메인보드의 전유물로 여겨져왔지만, 이제 라이젠이라는 걸출한 CPU와 함께 등장한 AM4 플랫폼도 NVMe M.2를 지원하게 되었다.

M.2 인터페이스가 PC 시장에 본격 등장한 것은 인텔 9 시리즈 칩셋이 나타난 2014년으로, 당시 M.2 SSD는 종류도 적고 가격은 비싼데다 Z97 칩셋 보드에 제한적으로 등장한 만큼 크게 주목받지 못했지만, 이제는 그 후로 3년의 세월이 지나며 가격 인하와 AMD 라이젠 플랫폼까지 지원하면서 한 번쯤 관심을 가지게 될 것이다.

 

그런데 M.2에 대해 알아보려면 한가지 골치 아픈 점이 있는데, 같은 M.2 SSD라도 M.2 (SATA)/ (PCIe)/ (NVMe)/ (NGFF)등의 접미사가 붙어 소비자를 헷갈리게 만든다. 접미사에 따른 M.2 SSD의 차이는 무엇일까? 호환성은 어떻게 보아야하나?

지금부터 알아보자.

 

NGFF는 M.2의 다른 이름

인텔이 mSATA를 대체할 소형 폼펙터를 NGFF(Next Generation Form Factor)라는 이름으로 계획한 사실이 지난 2012년 3분기 처음 알려졌다. 보드나라 기사 기준 2014년까지 M.2라는 이름 대신 NGFF로 불렸는데, 비슷한 예를 들자면 AMD 라이젠이 공식 명칭으로 확정되기 전에 불렸던 서밋 릿지와 같은 코드네임에 대응한다고 보면 된다.

 

언제부터 M.2 명칭이 확정된 시기는 확실하지 않지만 2015년 3분기에 들어 M.2가 NGFF와 함께 언급되기 시작했다. 

결과적으로 현재 M.2 NGFF는 역전앞, 족발같은 동어반복이고, 인텔과 AMD 최신 플랫폼에서 모두 M.2 인터페이스를 기본 지원하면서 정착되어 가는 상황인지라 조만간 NGFF 표기는 자연스럽게 사라져갈 것으로 예상된다. 

인텔, 소형 플랫폼에 적합한 mSATA 규격 대체할 NGFF 규격 내놓는다

 

M.2는 인터페이스 규격, SATA와 PCIe 프로토콜 모두 지원

mSATA가 SATA와 인터페이스 형태는 다르지만 내부적으로 SATA 인터페이스였던 것과 달리, M.2는 내부적으로 SATA와 PCIe 인터페이스를 모두 지원하도록 설계되었다.

따라서 같은 M.2 SSD라도 설계에 따라서 내부적으로 SATA 방식으로 동작하는 모델과 PCIe 방식으로 동작하는 모델이 있으며, 해당 M.2 SSD가 어떤 방식으로 동작하는지 확인할 수 있도록 M.2 (SATA)/ M.2 (PCIe) 표기해 구분해 왔다.

보드의 M.2 슬롯이 내부적으로 SATA - PCIe를 모두 지원한다면 이렇게 구분할 필요가 없지만 현실은 그렇지 않기에 M.2 SSD 내부적으로 어떻게 동작하는지 구분할 필요가 있으며, 이런 문제를 예방하기 위해 M.2 (SATA) / M.2 (PCIe)로 표기했지만 이는 일부 소비자들에게 혼란을 야기하는 요인이 되었다.

 

실제로 H110과 같이 M.2를 공식 지원하지 않는 칩셋 메인보드의 경우 일부 제품은 칩셋의 PCIe Lane을 끌어와 M.2 슬롯을 구성하기에 M.2 PCIe SSD만 쓸 수 있고, 내부적으로 SATA 인터페이스가 지원되지 않으므로 M.2 (SATA) SSD 장착시 호환성 문제가 발생한다.

참고로 SATA 3.x와 PCIe 2.0은 8비트 정보당 2비트의 에러정정 코드를, PCIe 3.0은 128비트 정보당 2비트의 에러정정 코드를 갖추도록 규정하는데, 현재 SATA 6Gbps는 실 대역폭은 600MB/s, PCIe는 2.0 x2Lane인 경우라도 800MB/s의 대역폭이 가능하다.

 

M.2 NVMe, PCIe 전용 낸드 플래시 전용 프로토콜 적용

낸드 플래시 기반 SSD는 등장 초기 기존 하드디스크 환경과의 호환성을 위해 AHCI 프로토콜을 지원했지만, 회전하는 플래터와 암 등의 아날로그 기반 하드디스크와 달리 SSD는 반도체 기반 스토리지인 만큼 AHCI는 M.2 SSD의 잠재력을 끌어내기 부족했다.

 

 

특히 6Gbps 대역폭에 묶인 SATA 인터페이스를 뛰어넘는 PCIe SSD를 위한 새로운 프로토콜의 필요성이 대두되어 등장한 것이 NVMe(Non-Volatile Memory Express, Non-Volatile Memory Host Controller Interface Specification, NVMHCI) 프로토콜로, 규격 자체는 2011년 3월 공표되었지만 SATA SSD에 비해 PCIe SSD의 높은 가격으로 인해 최근에 와서야 본격적인 관심을 받고 있다.

NVMe 자체가 PCIe에 기반을 두고 있기 때문에 M.2 (NVMe)를 풀어 쓰면 M.2 (PCIe NVMe)가 되며, M.2 (PCIe)를 비슷한 방식으로 표현한다면 M.2 (PCIe AHCI) 정도로 풀어 쓸 수 있다. 이 둘의 차이는 PCIe 라는 고속도로 위의 전용 차로(NVMe)와 일반 차로(AHCI)로 비유할 수 있을 것이다.

 

겉은 같아도 속은 다를 수 있는 M.2

NGFF는 M.2의 다른 명칭이니 제외하고, 현재 부르는 M.2 SATA/ PCIe/ NVMe간의 호환성은 위와 같이 정리할 수 있다.

언젠가 PCIe의 AHCI 지원이 중단되는 때가 오면 PCIe의 AHCI와 NVMe 지원을 고려해야하겠지만, 최소한 현 시점에서는 M.2 SATA와 PCIe (AHCI or NVMe) 호환성만 따지면 특별히 조심할 점은 없다.

그러나 실제는 이를 지원하는 칩셋의 특성을 따져봐야 하기에 조금 다른 양상을 보인다.

 

최근 핫 이슈인 라이젠의 경우를 들어보면 SoC화된 CPU 자체에서 M.2를 네이티브 지원하며, 칩셋에서도 M.2와 쉽게 전환 가능한 PCIe 기반 SATA Express를 네이티브 지원한다. 이들 칩셋과 CPU를 통해 지원되는 M.2 슬롯은 보통 M.2 SATA와 M.2 PCIe AHCI/ NVMe를 자동 인식해 동작하기에 M.2 SSD 뒤에 붙는 접미사에 신경 쓸 필요가 없으며, 이는 Z270, H270등 인텔의 최신 칩셋에서도 마찬가지다.

즉, 최신 플랫폼 메인보드를 쓴다면 M.2 SSD 뒤에 붙는 접미사에 특별히 신경 쓸 필요는 없다.

그러나 앞서 언급했던 H110과 같이 M.2 네이티브 지원이 빠진 칩셋의 경우 메인보드 제조사에서 설계를 어떻게 했냐에 따라 특정 PCIe 혹은 SATA 기반 M.2만 사용할 수 있으므로 완전히 무시할 내용은 아니다.

 

한편, 하드디스크 시대부터 쓰여온 AHCI와 달리 NVMe가 본격적으로 이야기되기 시작한 것은 비교적 최근의 일이기 때문에 일부 운영체제에서는 NVMe 지원이 제대로 이뤄지지 않아 성능을 제대로 쓰지 못할 수 있다.

다행히 일반 PC용 운영체제로 가장 널리 쓰이는 마이크로소프트의 윈도우 계열에서는 윈도우 8.1 이상에서 NVMe를 네이티브 지원하고, 윈도우 7에서는 SP1 이상에서 핫 픽스 설치 시 네이티브 지원이 이뤄진다. 또한 일부 NVMe SSD 제조사는 자사 제품의 최적화를 위해 별도 드라이버를 제공하는 경우도 있으니 참고하기 바란다.

  태그(Tag)  : SSD, M.2
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기자의 시각이 항상 옳은것은 아닙니다. 나머지는 여러분들이 채워 주십시요.

2014년부터 어려운 이야기를 쉽게 하는 것으로 편집방침을 바꿉니다.
Someday / 17-03-27 13:27/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
-On Mobile Mode -
한동안 업글을 하지 않아
관심이 없어서 정확히 알지 못 했는데
잘 정리해주셔서 많이 알게 됐네요^^
heaye / 17-03-27 15:27/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
8비트당 2비트 > 10비트당 2비트
128비트당 2비트 > 130비트당 2비트
2.0규격일때 : 1GT * 8 / 10 = ?Gbps
3.0규격일때 : 1GT * 128 / 130 = ?Gbps
heaye / 17-03-27 15:32/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
DMI는 4레인 이므로,
2.0규격인 DMI 5GT * 8 / 10 * 4 = 16 Gbps = 2GB/s
2.0규격인 DMI 8GT * 128 / 130 * 4 = 31.5076..Gbps = 3.93GB/s = 약 4GB/s
NVMe는, DMI 8GT 와 동일하게 PCIe레인을 4개 사용함. 즉
NVMe = 31.5076..Gbps = 약 32Gbps를 지원한다고 표기함.
heaye / 17-03-27 15:34/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
앗 실수.! 정정함.
3.0규격인 DMI 8GT < ㅋ

참고로
AMD는 CPU에 직결한 PCIe 4레인뿐이 지원이 안되서 NVMe를 1개만 꼽을수 있음.
반면에,
인텔은, 칩셋에서 24개의 PCIe 레인을 지원하기때문에, NVMe를 꽤 많이 꼽을수 있음.

heaye / 17-03-27 16:12/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
AHCI는 회전플래터에 arm암이 순서대로 접근해 데이터를 읽어오는데 최적화되어있어, AHCI 타입의 SSD를 PCIe와 같은 고속의 링크에 연결하더라도, SSD가 충분한 성능을 내지 못하고 1.5GB/s전후로 속도가 제한되는 문제가 있음. 때문에, SSD내부의 주소접근방식을 순서접근이 아니라, 동시접근방식으로 바꾼것이 NVMe 타입의 SSD임. 이로인해 NVMe SSD는 PCIe 3.0 4*lane 의 이론적 최고속도는 4GB/s에 근접한 3.5GB/s의 속도를 내게 되었음.
heaye / 17-03-27 16:19/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
메인보드쪽의 시각에서 보자면,
SSD의 타입이 NVMe타입이건, AHCI타입이건, 아무 관계가 없음.
메인보드쪽에서 보기엔 그냥 전부 PCIe 이고, M.2규격임.
때문에,
메인보드에서는 NVMe를 지원한다고는 절대 표기 안함. 무조껀 PCIe*4를 지원한다고 쓰거나, 최대 32Gbps를 지원한다고 씀.

H110보드의 경우는, 칩셋에서 PCIe 3.0 레인을 6갠가 8개뿐이 가지고 있지 않기때문에, M.2소켓에 4레인 32Gbps를 지원하지 않고, 일부만 지원함. 때문에 속도가 20Gbps로 제한됨. (왜냐면, 다른 SATA USB3.0 등에서도 PCIe레인을 가져다 쓰기 때문)

heaye / 17-03-27 16:25/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
인텔 옵테인메모리 와 삼성Z-nand
인텔이 슬롯방식의 NVMe를 첫 공개한것이 2년전인 2015년이었고, 올해 960pro가 나오면서 NVMe전성기가 시작되고 있음.
그리고,
올해 인텔이 슬롯방식 옵테인 메모리를 공개했고, 삼성 역시 Z-nand를 샘플링 시작함
그런고로 2년뒤인 2019년부터는, 옵테인과 Z-nand가 대중화시작될것으로 예상하면,
카비레이크는 옵테인메모리 지원을 함.
그럼 옵테인 과 Z-nand가 기존 NVMe와 다른점이 머냐면,
수명이 길고, 레이턴시(지연시간)이 무척 짧음.
DDR4램의 지연시간이 80ns정도인데, 옵테인은 10ns정도로, L3캐쉬보다도 반도안될정도로 짧음. Z-nand는 현재의 NVMe보다 70%가량 지연시간을 줄였다고 함.
무슨소리냐면, DDR4램보다 지연시간이 짧은 옵테인 메모리가 대중화되기 시작하면, 시스템메모리가 지금의 16GB수준에서 수백GB수준으로 대폭 늘어나게 됨. (물론 가격은..--;;.)
heaye / 17-03-27 17:52/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
옵테인 메모리 보편화 되려면, 아직 2년은 있어야 하나..
그린데이 / 17-03-27 22:27/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
건의하면 잘 다뤄주시네요 감사합니다. 이제는 실 사용 발열편 기대합니다. 발열로 인한 성능저하라든지 더티 상태는 또 어떠한지를 말입니다.

지풍승 / 17-03-28 9:48/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
사이다같은 기사네요. 그 동안 정말 헷갈렸는데..
일반 SSD와 실사용시 얼만큼의 차이가 있을지도 궁금하군요.

럭키싱글 / 17-03-28 13:28/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
여전히 SATA SSD만 많이들 알고 있고 M.2 NVMe는 아직 인지도가 낮은데
유용한 기사네요~!

인생한방 pkwangn님의 미디어로그 가기  / 17-03-28 19:15/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
감자나무님이 기획기사로 낸다고 하셔서 기다렸는데 드디어 올라왔네요.
과도기라그런지 관련 용어가 너무 난잡했는데 잘 이해해했습니다.

아담한 이층집 / 17-04-07 16:57/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
잘보고 가네요...수고하셨습니다...

꾸냥 / 17-04-16 11:22/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
-On Mobile Mode -
요즘은 슬롯이 둘 다 지원하는게 기본이다보니 별로 신경 쓸 일은 아니지만 알아두면 좋은 내용이네요
epm / 17-08-03 15:40/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
깔끔하게 정리가 잘 되어 있네요 좋은기사 잘 보고 갑니다~
카르 / 17-11-03 17:38/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
누군가 물어보았을 때 나도 정확하게 두개의 차이점을 알게된것에 대해서 감사드립니다. 두개다 지원하기 때 문에 신경을 안써도 되기 때문에 그냥 그런가보다 하기보단 훨씬 좋은 정보네요
안녕하세요 / 17-11-04 12:25/ 자국/ 신고/ 이댓글에댓글달기
정말 정리가 잘 되 있네요^^
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