QLC 및 TLC가 SSD를 슈퍼차지하는 방법

PC나 노트북에 새 드라이브를 추가하려고 할 때 다양한 용어를 접하게 됩니다. 이미 가지고 있는 스토리지에 추가 스토리지를 추가하는 것이든, 컴퓨터의 기본 OS 드라이브를 교체하는 것이든 말이죠. 여기서는 가장 최신 기술인 SSD에 초점을 맞추고 있으며, 스피닝 플래터 하드 드라이브는 몇 가지 틈새 시장을 제외하고는 최신 PC와 특별히 관련이 없습니다.

이 기사에서는 SSD의 핵심이 되는 다양한 낸드 플래시 메모리 칩 유형을 살펴보고, 수년에 걸쳐 등장한 기술뿐만 아니라 오늘날에도 여전히 관련성이 있는 기술에 초점을 맞춰 설명합니다.

먼저 SSD는 솔리드 스테이트 드라이브의 약자로, 이름에서 알 수 있듯이 비휘발성 플래시 메모리를 기반으로 하는 스토리지 기술이라는 점을 설명할 필요가 있습니다. 이 형태의 스토리지는 하드 디스크 드라이브(HDD)보다 훨씬 빠르며, HDD와는 완전히 다른 수준의 액세스 및 처리량을 제공합니다. 예를 들어, HDD의 최고 속도는 100~200MB/s인 반면 최신 PCIe 5.0 SSD는 10,000MB/s 이상에 달할 수 있습니다. SSD는 HDD보다 훨씬 빠릅니다.

SSD의 작동 원리를 이해하려면 기본적인 구성 요소인 저장하려는 정보를 저장하는 낸드 플래시 셀을 자세히 살펴볼 필요가 있습니다. SSD 기술은 셀당 단일 비트 저장(SLC에서 사용됨)에서 셀당 2비트(MLC), 셀당 3비트(TLC)로, 그리고 가장 최근에는 셀당 4비트(QLC)로 몇 년 만에 빠르게 발전해 왔습니다.

전환이 이렇게 빨리 이루어진 이유는 무엇일까요? 세 가지 이유가 있습니다:

• SSD 기술은 매우 빠르게 개선되었습니다.
• 업계 플래시 생산이 최신 기술로 빠르게 전환되고 있습니다.
• 최신 기술의 비용 이점은 달러당 더 많은 기가바이트를 의미했습니다.

SLC에서 MLC로 이동하면 셀 밀도가 두 배로 증가합니다. TLC로 전환하면 50%의 밀도가 추가로 증가했고, 최근 QLC로 전환하면 33%의 밀도가 추가로 증가했습니다. 예를 들어, 일반 M.2 SSD(M.2 2280 폼 팩터 사용)는 SLC 기술을 사용해 128GB 용량(SSD가 처음 출시되었을 때의 일반적인 용량)으로 제한될 수 있었지만, 이제 물리적 크기는 동일하지만 QLC 플래시 기술을 사용해 최대 8TB의 스토리지를 제공하는 드라이브로 대체할 수 있습니다.

기반 기술이 개선될 때마다 GB당 NAND 비용이 감소하기 때문에 용량이 크게 증가해도 비용 부담이 크지 않습니다. 각 셀에 더 많은 데이터를 저장하면 내구성 및 지연 시간이 영향을 받지만 전반적으로는 긍정적인 측면이 있습니다.

단일 셀에 여러 비트를 쓰는 데 더 많은 시간이 걸리므로 SLC SSD가 가장 빠른 옵션이지만, 그 때문에 훨씬 더 비쌉니다. 여러 가지 요인이 있습니다. 또한 일반적인 PC 게임이나 워크스테이션 애플리케이션에는 필요하지 않습니다. 오늘날 SLC SSD를 볼 수 있는 곳은 일부 서버뿐입니다.

가장 최근에 시장에 출시된 기술은 제조업체가 셀 레이어를 서로 겹쳐 쌓을 수 있는 3D NAND의 개발입니다. 이는 SSD 밀도뿐만 아니라 성능과 전력 효율에도 도움이 됩니다. 3D NAND는 빠르게 표준이 되었으며, 이를 사용해 제작된 최신 드라이브를 찾기가 어려울 정도입니다.

운영 체제, 게임 및 기타 응용 프로그램이 증가함에 따라 CORSAIR가 모든 M.2 SSD에서 더 큰 스토리지 옵션을 제공하기 위해 3D NAND를 사용한다는 사실은 놀라운 일이 아닙니다. M.2 2280 폼 팩터를 사용하여 최대 8TB까지 사용할 수 있으며, M.2 2230 MP600 MINI와 같은 초소형 SSD도 의미 있는 용량으로 제공됩니다.

네 가지 유형의 칩에 대해 자세히 알아보겠습니다:

• 프로: 최고의 내구성, 가장 빠른 성능
• 단점: 매우 비싸고 용량이 적습니다.

싱글 레벨 셀(SLC) NAND는 셀당 1비트 정보만 저장합니다. 일반적으로 다른 모든 것보다 내구성이 요구되는 서버 및 기타 산업용 애플리케이션에 사용됩니다. 이 드라이브는 QLC NAND보다 약 30배 더 비싸며, 널리 사용되는 M.2 포맷의 경우 128GB로 제한됩니다.

• Pro: SLC보다 저렴
• 단점: SLC보다 속도가 느리고 내구성이 떨어집니다.

멀티 레벨 셀(MLC) NAND는 셀당 여러 비트를 저장합니다. 실제로 이는 셀당 2비트에 해당합니다.

MLC는 일반적으로 내구성이 그다지 중요하지 않은 산업용 제품이나 TLC/QLC 옵션보다 더 나은 내구성이 필요한 고객용 드라이브에 사용됩니다.

커세어는 2009년에 최초의 MLC SSD를 출시했습니다. CORSAIR MP500은 여전히 구매할 수 있으며 여전히 MLC 낸드 플래시를 사용합니다. 하지만 대부분의 사용자에게는 TLC 및 QLC 드라이브가 더 적합하기 때문에 최근의 제품들은 이 기술에서 벗어나고 있습니다.

• Pro: 가장 저렴하고 고용량
• 단점: 낮은 내구성

트리플 레벨 셀(TLC) NAND는 셀당 3비트를 저장할 수 있고, 쿼드 레벨 셀(QLC) NAND는 셀당 4비트를 저장할 수 있습니다. 현재 시중에 판매되는 대부분의 소비자용 SSD는 TLC 또는 QLC 낸드 플래시를 사용합니다.

커세어는 현재 출시된 가장 빠른 SSD에 TLC NAND를 사용합니다. PCIe 5.0 MP700 및 PCIe 4.0 MP600 PRO LPX와 같은 드라이브는 모두 TLC NAND를 사용합니다. 이러한 드라이브는 고성능 시스템을 위해 설계되었으며 주요 운영 체제와 가장 많이 사용하는 응용 프로그램을 수용하도록 제작되었습니다.

또한, 대용량 스토리지 또는 가성비를 가장 중요하게 생각하는 고객을 위해 설계된 QLC 드라이브도 몇 가지 라인업에 포함되어 있습니다. MP600 Core XT 제품군은 기가바이트당 가성비가 가장 뛰어나며, 예산이 빠듯한 모든 사용자에게 적합합니다.