3. TLC 낸드 플래시 도입 SSD가 풀어야할 숙제는?
앞서 살펴본 셀 당 저장 bit, 공정 미세화에 의한 성능과 수명등의 문제는 SSD가 낸드 플래시를 사용하는 한 감수해야 하는 것으로, 제조사들은 SSD 컨트롤러와 펌웨어를 통해 이러한 문제를 개선하기 위한 다양한 시도를 계속해 왔다.
SSD 관리를 위해 컨트롤러는 다양한 기술을 지원한다
기본적으로 낸드 플레시에 동일한 쓰기 부하가 걸리도록 조절해 특정 셀의 수명이 비정상적으로 빨리 감소하는 현상을 방지하고 전체적인 수명을 늘려주는 wear leveling과, 백 그라운드에서 삭제 명령이 내려진 셀의 상태를 초기화하는 TRIM이나 Garbage Collection(GC)을 들 수 있다.
또한, 샌드포스 컨트롤러에서 채택되어 널리 알려진 데이터 압축을 통한 SSD의 쓰기 작업량 감소 기술, 일정 영역을 임시 버퍼로 지정해 실제 데이터 저장 영역의 수명과 성능을 증가 시키기 위한 오버 프로비저닝(Over Provisioning), 배드 블록 관리로 데이터 손실을 방지하는 BBM(Bad Block Management), ECC(Error Correctin Code)를 통한 테이터 에러 방지 등 다양한 기술이 선보이고 있다.
SSD의 성능과 안정성은 컨트롤러와 펌웨어, 낸드 플래시의 조합에 따라 다르다
이러한 작업은 모두 SSD의 두뇌랄 수 있는 컨트롤러와 펌웨어를 통해 진행되며, 이에 따라 동일한 컨트롤러를 사용하더라도 어떤 펌웨어를 사용했는지에 따라 안정성과 성능, 수명등이 천차만별인데, 초기 저가형 SSD 중에는 대량의 데이터 입출력 발생시 시스템이 멈춰 버리는 프리징 문제를 비롯해 명확한 이유없이 갑자기 블루스크린(BSOD)을 띄우는 문제들이 심심찮게 보고되기도 하였으나, 최근에는 펌웨어와 컨트롤러의 개선을 통해 대부분의 문제가 해결되었다.
SSD의 가격과 용량 경쟁력을 위한 TLC의 도입
낸드플래시를 사용하는 스토리지의 용량을 확장하기 위해 단위 면적당 용량을 늘릴 수 있는 미세 공정 개발과 SLC, MLC, TLC등 셀 당 데이터 저장 용량을 늘리기 위한 기술 개발이 계속될 것이나, 낸드 플래시는 그 특성상 지금까지의 용량 확장을 위한 기술이 오히려 성능과 수명에 부정적으로 작용하는 아이러니한 현상이 발생하고 있다.
하지만 그동안 대부분 일반 사용자를 대상으로 한 MLC 기반 SSD의 용량이 256GB급에 머물고 있던 점을 감안하면 용량 확장과 가격 안정화의 두 마리 토끼를 잡아 SSD의 시장 확대를 위해서는 미세 공정 도입과 셀 당 bit 수를 늘릴 수밖에 없는 딜레마에 빠지게 되는데, 최근 TLC를 채택한 삼성전자의 첫 SSD인 840이 출시되며 SSD의 TLC 채택에 대한 논란에 불을 지폈다.
TLC 낸드 플래시 채택으로 이슈가 되고 있는 삼성전자 840 SSD
논란의 핵심은 크게 성능과 수명, 가격적인 부분으로, 성능과 수명의 경우 TLC의 구조적 한계로 인해 MLC에 비해 불리할 수밖에 없으나 보급형 시장을 타겟으로 하는 만큼 크게 문제될 수준은 아닌 것으로 알려져 있으며, (120GB 모델, 하루 10GB 쓰기, P/E Cycle 1000회 ,Write Amplification 10 기준, 수명 약 3.3년) 삼성전자측에서도 내구도가 뛰어난 최상급 eTLC를 선별해 사용하고 있다고 한 만큼 관련 이슈는 장기적으로 지켜볼 필요가 있다.
TLC의 특성에 의한 이슈와 달리, 단가가 쌀 수밖에 없는 TLC를 사용하면서도 MLC를 사용한 동급 모델보다 비싼 가격을 형성하고 있는 것이 현재 삼성 840 SSD의 이슈로, 출시 초기 프리미엄을 감안하더라도 차후 가격 안정화가 될 경우에도 이전 모델급의 가격을 형성할 것으로 예측된다.
한편, 삼성전자에서 840 시리즈 SSD에 TLC를 채택하며 크게 이슈가 되긴 하였으나, TLC의 도입은 정체된 SSD의 용량 확보를 위한 다양한 시도 가운데 현재로서는 가장 현실성 있는 방안으로 언급되어 왔던 내용이다.
공정을 유지한 채 용량과 성능을 강화할 목적으로 개발중인 3D NAND 기술들
현재, 인텔 3세대 코어 프로세서인 아이비브릿지에 도입된 3D 트랜지스터 기술인 Tri-gate와 유사한 방식의 3D 낸드 플래시 개발을 비롯, 낸드의 한계를 뛰어넘기 위해 RRAM(Resistive RAM, 저항 변화형 메모리)/ PRAM(Phase-Change RAM, 상변화 메모리)/ MRAM(Magnetic RAM, 마그네틱 메모리)등 다양한 차세대 메모리 개발이 진행되고 있다.
이 중 일부는 이미 상용화 수준에 들어가기도 했으나 아직까지 낸드 플래시 수준의 가격과 용량을 따라잡기 위해서는 장기적인 투자와 시간이 필요할 것으로 보이며, 낸드 플래시의 단점을 개선하기 위한 새로운 기술과 매체가 개발되고 있는 현 상황에서 SSD의 TLC 채택은 용량확보와 가격 경쟁력 향상을 위해 MLC를 채택했던 것과 같은 시장 전략의 일환으로 받아들 일 수 있을 것이다.
불안감 해소와 적절한 가격 정책이 향후 TLC SSD의 숙제
현재 삼성의 840 SSD가 eTLC를 채택하면서 가격적인 면에서 불리한 모습을 보여주고 있으나, 보다 합리적 가격의 TLC 낸드를 사용한 모델들의 출시로 시장 경쟁이 본격화되면, 프리미엄급에 SLC, 보급형에 MCL가 채택되었던 예전과 같이 차후 SSD 시장은 프리미엄급에 MLC, 보급형에 TLC가 사용될 것으로 전망된다.
TLC는 분명 SSD의 가격 안정화와 용량 증가를 동시에 만족 시켜줄 현실적인 대안이기는 하지만, 아직 도입 초기인 만큼 그동안 사용되어온 MLC SSD와 달리 실 사용 환경에서 축적된 데이터가 거의 없어 아직까지는 이론위주로 논의되고 있어 아직까지 소비자들의 불안감을 완전히 해소시켜 주지는 못하고 있다.
결국, TLC는 갈수록 어려워지는 공정 미세화 대신 시장 확대를 위해 SSD 업체들이 현 시점에서 선택한 현실적인 방안중의 하나이나, 기존 MLC와 비교되는 특성으로 인한 소비자들의 불안감을 얼마나 빨리 안정적으로 확실히 해소 시켜주는가와 더불어 TLC에 걸맞는 현실적인 가격 정책이 앞으로 TLC를 선택할 수밖에 없는 SSD 업체들의 숙제라 할 것이다.
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