SSD 용량 확대의 새로운 돌파구, TLC(Triple Level Cell)
2011년 7월경 태국 홍수 사태는 생산 기지를 태국에 둔 IT 업계에 큰 타격을 주었는데, 그 중 대표적인 분야가 PC에서 없으면 안될 하드디스크 업계로, 홍수 사태 후 하드디스크 가격이 모델에 따라 3배 이상 오르면서 일반 소비자의 하드디스크 수요가 급감하게 되었다.
태국 홍수로 HDD 공급에 문제가 생긴 이후 대안으로 SSD가 주목받고 있다
하드디스크 가격의 폭증은, 낸드플래시 제조업체들의 미세 공정 도입으로 가격 인하 여력이 발생한 SSD의 가격인하와 맞물려 하드디스크의 대체 수요로 SSD에 대한 소비자들의 관심이 급속히 커지게 되었다.
하지만 홍수 피해의 여파로 하드디스크 가격이 폭증했어도 낸드 플래시를 저장소로 사용하는 SSD의 가격 대비 용량은 여전히 하드디스크에 비해 낮았기에 여전히 하드디스크를 완전히 대체하기엔 무리가 있어, 이를 극복하기 위해 보다 고용량 구현이 가능한 TLC 방식의 낸드 플래시를 사용한 SSD가 등장했는데, 이번 기사에서는 최근 SSD에 사용되면서 이슈화된 TLC에 대해 알아보도록 하겠다.
SSD 저장매채, 낸드 플래시 종류별 특징
SSD는 리테일 시장에 출시되었을 때부터 지금까지 하드디스크 대비 가격대 용량비에서 불리한 모습을 보여왔는데, 이에 따라 대표적으로 공정 미세화를 통한 단위 면적당 저장용량 확장을 시도해 왔으며, 또 다른 방식으로는 셀 당 저장 bit를 늘리기 위한 노력이 시도되면서 SLC와 MLC, TLC가 등장하게 되었다.
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셀 타입별 낸드 플래시 특징 |
SLC |
MLC |
TLC |
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bit/cell |
1 |
2 |
3 |
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수명(P/E Cycles) |
100,000 |
3,000 |
1,000 |
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Read Time |
25㎲ |
50㎲ |
~75㎲ |
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Program(Write) Time |
200㎲~300㎲
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600㎲~900㎲
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~900㎲~1350㎲
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Erase Time |
1.5ms ~ 2ms |
3ms |
~4.5ms |
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GB당 가격 |
$3 |
$0.9 |
$0.6 |
초기 낸드플래시는 FG의 상태에 따라 0과 1만을 나타내는 SLC(Single Level Cell) 타입을 기본으로했는데, SLC 타입 낸드 플래시는 각 셀별로 저장할 수 있는 데이터의 양은 적지만 단순히 전자의 유무로만 데이터를 판독/ 기록하므로 에러 발생 가능성이 적고, 데이터 읽고 쓰기를 위한 작업이 단순하므로 성능과 수명이 유리하다.
반면 하나의 셀에 하나의 데이터만 기록하므로 용량 확장과 가격 경쟁력이 불리했으며, 이에 대한 대응으로 개발된 것이 하나의 셀에 2bit 데이터를 저장할 수 있는 MLC(Multi Level Cell)로 최근 SSD의 주력 저장 장치로 사용되고 있으며, 최근에는 1cell 당 3bit 데이터 저장이 가능한 TLC(Triple Level Cell)가 SSD에 사용되기 시작했다.
MICRON의 34nm 32Gbit TLC 낸드 플래시와 시제품 웨이퍼
MLC는 하나의 셀에 총 4가지 경우의 데이터(00, 01, 10, 11)를 기록할 수 있어 이론적으로 SLC 대비 두 배의 데이터 저장이 가능해 용량 확장과 가격면에서 유리하나, 단순히 전자의 유무(0, 1)를 통해 데이터를 읽고 쓰는 SLC에 비해 복잡한 컨트롤이 필요하므로 성능과 수명에서 불리하고, 에러 정정을 위한 추가적인 ECC(Error Correction Code)가 요구된다.
또한, 최근 삼성 840 시리즈에 채택되면서 널리 알려진 TLC는 총 8가지 경우로 구분된 3bit 데이터(000 ~ 111) 저장이 가능해, 이론적으로 동일면적에서 MLC 대비 용량을 50% 확장할 수 있어 SSD의 가격대 용량비 개선에는 유리하다.
그러나, TLC는 SLC나 MLC보다 복잡하고 정교한 컨트롤이 필요하며 수명 역시 SLC나 MLC에 비해 불리하다고 알려져 있는데, 이와 같이 각 타입별 낸드 플래시의 수명과 성능 차이가 발생하는 근본 원인을 간단히 알아보겠다.
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