테이블 위의 노트북 옆에 놓인 SATA 및 M.2 SSD.

NAND 플래시 기술 및 SSD(Solid-State Drives)

Kingston USB 플래시 드라이브나 SD 카드를 갖고 있다면 여러분은 이미 NAND 플래시라고 알려진 통합 플래시 메모리 제품을 보유하고 있는 것입니다.
 전세계적으로 NAND 플래시 소비는 지난 5년간 폭발적으로 증가했고 SSD와 같은 새로운 제품은 이제 노트북, 데스크탑, 워크스테이션 및 서버에서 기업 컴퓨팅 기기로 크게 잠식해 들어가고 있습니다.

여기에 여러분이 NAND 플래시 메모리에 관하여 알아야 하는 것들이 간단히 분류되어 있습니다.

비휘발성 NAND 플래시 메모리

NAND 플래시의 이점 중 하나는 저장 데이터의 비휘발성입니다. 지속적으로 데이터를 유지하기 위해 전원이 공급되어야 하는 DRAM 메모리와 달리, NAND 메모리는 전원 공급이 중단되어도 데이터를 유지하며, 이는 휴대용 장치의 저장 장치로 이상적입니다.

NAND 플래시의 유형
NAND 플래시의 유형

현재 5가지 유형의 NAND 플래시 메모리 저장 장치가 있으며 각 유형 간의 차이점은 각 셀이 저장할 수 있는 비트 수입니다. 각 셀은 데이터를 저장할 수 있는데, SLC NAND의 경우 셀당 1비트를 저장하고, MLC의 경우 셀당 2비트를 저장하며, TLC의 경우 셀당 3비트를 저장하고, QLC의 경우 셀당 4비트를 저장하며, 그리고 PLC의 경우 셀당 5비트를 저장합니다. 따라서, SLC NAND는 각 셀에 “0” 또는 “1”을 저장하고, MLC NAND는 각 셀에 “00”, “01”, “10” 또는 “11” 등을 저장합니다. 이러한 다섯 가지 유형의 NAND는 다양한 가격으로 다양한 수준의 성능과 내구성 특징을 제공하며 이 중에서 SLC는 NAND 시장에서 뛰어난 성능과 가장 높은 가격대를 차지하고 있습니다.

3D NAND

3D NAND에는 다수의 메모리 셀 층이 수직으로 쌓여 층 간에 상호연결되어 있습니다. 수직으로 쌓인 다수의 메모리 셀 층은 큰 저장 용량을 생성하면서도 적은 공간을 차지하고 전체적으로 각 메모리 셀 간 연결이 짧아짐으로 인해 성능이 높아집니다. 이는 또한 2D NAND에 비해 바이트당 비용이 적습니다. 3D NAND 플래시 장치는 MLC, TLC 또는 QLC 설계를 활용할 수 있습니다.

서버 스토리지 베이에서 절반 정도 밖으로 꺼낸 서버 캐디에 들어 있는 SATA SSD
NAND 셀 웨어 레벨링

NAND 셀은 영구적으로 지속되도록 설계되지 않았습니다. DRAM과 달리 쓰기, 이러한 셀은 쓰기 주기가 읽기 주기보다 더 부담이 되기 때문에 NAND 셀은 시간이 경과할수록 소모됩니다. NAND 저장 장치는 쓰기 사이클 횟수에 제한이 있으나, 웨어 레벨링이 항상 장치에 탑재되어 있는 플래시 컨트롤러를 통해 셀의 소모를 관리합니다. 모든 USB 플래시 드라이브, SD 카드 및 SSD는 NAND 플래시를 관리하고 웨어 레벨링 및 오류 수정과 같은 기능을 수행하는 NAND 컨트롤러를 탑재하고 있습니다.

NAND 저장 장치의 수명을 연장하기 위해, NAND 플래시 컨트롤러는 모든 쓰기 데이터가 장치의 모든 물리적 블록에 걸쳐 고르게 퍼지도록 하여 NAND의 특정 구역 셀이 다른 구역 셀보다 빠르게 소모되지 않도록 보장합니다.

Solid-State Drives (SSDs)
지난 몇 년간 NAND 플래시의 가격은 SSD와 같이 클라이언트 시스템 및 서버용으로 새로운 일차 저장 장치가 될 수 있을 만큼 떨어졌습니다. SSD는 SATA나 SAS와 같은 호환 인터페이스를 통해 컴퓨터에서 하드 디스크(또는 일반 디스크 회전형 하드 드라이브)를 곧바로 대체했습니다.

SSD는 일반 하드 드라이브를 뛰어넘는 상당한 성능과 내구성에 대한 이점을 제공합니다. SSD는 움직이는 부품이 없으며, 모두 반도체 장치로 구성되어 있습니다. 이로 인해 SSD는 하드 드라이브처럼 기계적인 대기 시간 문제를 겪지 않으며, 움직이는 부품이 없어 SSD는 하드 드라이브보다 더 큰 충격 및 진동을 견딜 수 있어 폭넓은 휴대용 및 모바일 응용 분야에서 이상적입니다.

지난 몇 년간 SSD(Solid-State Drives)는 DRAM 메모리 칩으로 설계되었고 비싼 가격 때문에 높은 성능을 요구하는 서버 응용 분야에만 적합했습니다.

오늘날 NAND 플래시의 낮은 가격으로 SSD는 소비자부터 기업 및 군사용 컴퓨팅까지 다양한 범위의 응용 분야에서 사용되고 있습니다.

서버 스토리지 베이에서 절반 정도 밖으로 꺼낸 서버 캐디에 들어 있는 U.2 SSD
SSD Endurance

Kingston은 SSD의 워크로드용으로 고안된 내구성 등급을 갖춘 NAND 플래시 메모리를 사용합니다. 이를 통해 Kingston은 경쟁력 있는 가격으로 응용 분야에 맞는 다양한 SSD를 제공할 수 있습니다.

Kingston의 고객용 및 기업용 SSD는 장기간 사용할 수 있는 내구성 등급을 갖춰 SSD가 의도한 워크로드에 부합할 수 있도록 해줍니다. Kingston의 고객용 SSD는 TBW(Terabytes Written) 사양을 제공하며 이로인해 사용자는 해당 응용 분야에서 SSD의 사용 가능 기간을 예측할 수 있습니다.

Kingston 기업용 SSD는 TBW 사양은 물론 TBW와 SSD의 보증 기간에 기반한 DWPD(Drive Writes Per Day) 사양과 유사한 등급을 제공합니다. 예를 들면 1DWPD 등급의 내구성을 지닌 1TB SSD란 사용자가 SSD에 5년간 매일 1TB의 데이터를 쓸 수 있음을 의미합니다. TBW/DWPD 사양은 기업의 IT 인프라 계획의 일부로서 Kingston SSD를 기업 환경에 배치하는 기업 고객을 위한 도구입니다.

Kingston은 “KSM”(Kingston Storage Manager)이라고 하는 소프트웨어 유틸리티를 제공하여 SSD의 기대 수명을 추적할 수 있습니다. 이것을 사용자가 주기적으로 SSD의 상태를 확인할 수 있는 자동차의 가스 게이지라고 생각해 보십시오.

SSD 성능

대부분의 고객 시스템은 더 이상 프로세서 성능으로 인해 제한되지 않습니다. 고객 시스템은 거의 항상 저장 장치로 인해 제한됩니다. 하드 드라이브는 수 밀리초의 액세스 대기 시간을 가지는 반면, SSD는 수백 마이크로초로 작동합니다.

SSD는 몇 년이 지난 시스템이라 할지라도 (SATA 호환 인터페이스를 갖추고 있다면) 새로운 수명과 높은 성능을 제공할 수 있습니다. Windows® 기반 시스템에서는 SSD가 스토리지 성능을 업그레이드하여 수 분에 달하는 부팅 시간을 일분 또는 그 이하로 단축되는 것을 볼 수 있습니다. 전반적으로, 이는 종종 어떠한 시스템 업그레이드 중에서도 최고의 성능 향상을 제공합니다.

Solid State Drives

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