3D NAND (V-NAND) 기술의 발전 TLC 기술의 사용화

SDRAM, DDR-RAM, 시리얼 플래시, NAND, NOR 등 메모리 종류는 다양하며 가격과 속도, 안정성이 모두 다르기 때문에 사용 환경도 가지각색입니다.

 

그리고 그중에서도 우리에게 가장 친숙한 것은 NAND FLASH MEMORY인데, 이 메모리는 주로 사용자 데이터를 비롯한 운영체제(OS) 파일을 기록하게 됩니다.

 

간혹 운영체제를 NOR FLASH에 기록하는 경우가 있는데, 모바일 기기에선 E-MMC를 이용해 사용자 데이터와 운영체제 데이터를 모두 기록하게 됩니다.

 

 

1. 3D V-NAND 기술의 발전

메모리는 각 셀(?)에 전기적인 신호를 통해 데이터를 기록하거나 삭제하는 행위를 하며, 과거엔 이 영역의 구현이 어려워 1층으로 된 방식이 이용됐고, 각 방마다 1개의 데이터가 저장되는 형식이 이용됐습니다.

 

메모리가 사용 가능 한 공간은 기기 내부에서 한정적입니다. 특히 최근 많은 기술이 집약되는 제품이라면 더욱더 부품 크기를 최소화할 필요가 있는데, 이를 위한 메모리 정측 기술이 V(버티컬) 3D NAND 기술입니다.

 

버티컬이라는 것에서 알 수 있듯 NAND를 여러 층으로 높여나가는 기술입니다.

 

 

층을 높이 올리면 올릴수록 많은 데이터를 저장할 수 있지만, 저장된 데이터를 읽어들 일 수 있는 컨트롤러(contorller) 성능과 기술 그리고 각 층(패키지)을 연결할 수 있는 기술 또한 필요합니다. 아, 적층 기술은 당연히 필요하고요.

 

이러한 기술적인 난제를 해결해나가며 최근엔 63단 3D V-NAND 칩도 개발되었습니다. 512GB 3D V-NAND가 출시되었다고 하니(가격은 상당히 높겠죠), 보통 SSD에 8개의 NAND가 들어가는 것을 가정할 때 최대 4TB 제품을 출시할 수 있습니다.

 

이런 용량은 일반적으로 사용되진 않고 대량 데이터를 취급하는 서버에 많이 이용됩니다.

 

2. 용량을 더 크게 저장하는 TLC 기술

메모리 1셀엔 1개의 데이터만 저장 가능합니다. 1개라면 0 or 1 중 1가지 숫자만 저장 가능하단 의미이며, 0은 비어있거나, 1은 전하가 저장되어있는 것으로 구분할 수 있습니다. 2진수 방식으로 구분하는 셈이죠.

 

이렇게 1셀에 1개의 데이터만 저장하던 것이 컨트롤러 기술의 발전으로 1셀에 2개의 데이터, 3개의 데이터를 저장할 수 있도록 발전했으며, 이를 SLC, MLC, TLC라 부릅니다. 싱글, 멀티, 트리플이라 보시면 됩니다. 최근 QLC도 나오고 있지만 개인적으론 TLC 이상은 아직 비추천합니다.

 

TLC도 초반엔 상당히 문제가 많았습니다. 메모리 수명도 너무 빠르게 죽었으며 안정성에서도 문제가 많았습니다.

 

1개의 셀에 3개의 전기적 특성을 기록하는 것이니, 정말 세분화된 위치 보정과 전압 관리를 해줄 필요가 있었고, 수명과 속도를 잡기 위해 캐시 메모리 또한 더 빠르고 효율적으로 탑재해야 됐습니다

 

특히 캐시 메모리 용량을 넘어갈 경우 성능이 급격히 하락하는 특징이 있었는데, 최근엔 이러한 문제도 많이 개선된 것으로 알려졌지만.... 가급적 TLC보단 MLC를 아직까지 선호하는 추세이긴 합니다.

 

삼성전자의 경우 MLC는 860 PRO 라인, TLC는 EVO SSD 라인이라 보시면 됩니다.

 

이렇게 메모리 산업은 용량을 늘리고 속도를 안정적으로 유지하기 위해 많은 기술이 발명되고 도입되고 수정되고 있습니다. 아직까지 하드디스크(HDD)를 이용해 기록 관리를 하는 경우 있지만, 이제는 SSD 세대로 넘어간다 보시면 될 것 같습니다!