솔리드 스테이트 드라이브(SSD)는 오래된 컴퓨터의 성능을 끌어올리고, 최신 PC를 더욱 빠른 속도로 업그레이드하는 데 필수적인 부품입니다. 하지만 SSD를 처음 접하면 SLC, SATA III, NVMe, M.2와 같은 다양한 기술 용어들 때문에 혼란스러울 수 있습니다. 이 용어들이 무엇을 의미하는지 자세히 알아보도록 하겠습니다.
메모리 셀의 기본 원리
현대적인 SSD는 NAND 플래시 메모리를 사용하며, 이 메모리의 핵심 구성 요소는 메모리 셀입니다. 메모리 셀은 SSD에 데이터를 기록하는 가장 기본적인 단위입니다. 각 셀은 1 또는 0으로 표현되는 특정 양의 비트를 저장할 수 있습니다.
단일 레벨 셀 (SLC) SSD
SLC SSD는 메모리 셀당 1비트를 저장하는 가장 기본적인 형태의 SSD입니다. 저장 용량은 작지만, 다음과 같은 몇 가지 중요한 장점이 있습니다. 첫째, SLC SSD는 가장 빠른 유형의 SSD이며, 뛰어난 내구성과 낮은 오류 발생률을 자랑하여 다른 SSD보다 안정적입니다.
SLC SSD는 데이터 손실이 허용되지 않으며 높은 내구성이 요구되는 기업 환경에서 주로 사용됩니다. 하지만 SLC SSD는 가격이 비싸 일반적으로 소비자용으로는 찾기 어렵습니다. 예를 들어, 1TB TLC NAND SSD의 가격과 비슷한 비용으로 128GB 엔터프라이즈 SLC SSD를 구매할 수 있습니다. 만약 소비자용 SLC SSD를 찾았다면, 성능 향상을 위해 다른 유형의 NAND와 함께 SLC 캐시를 사용하는 제품일 가능성이 큽니다.
다중 레벨 셀 (MLC) SSD
인텔의 S3520 시리즈 MLC SSD.
MLC SSD의 “다중”이라는 용어는 실제와 다를 수 있습니다. 메모리 셀당 2비트만 저장하기 때문에 “이중”이라고 하는 것이 더 정확할 것입니다. 하지만 기술 용어는 항상 미래지향적이지는 않습니다. MLC는 SLC보다 데이터 쓰기 시간이 조금 더 걸려 속도가 약간 느립니다. 또한 SLC보다 더 자주 NAND 플래시에 데이터를 기록하기 때문에 내구성과 신뢰성 면에서 조금 불리합니다.
그럼에도 불구하고 MLC는 여전히 견고한 SSD입니다. 용량이 다른 SSD만큼 크지는 않지만, 1TB MLC SSD도 찾아볼 수 있습니다.
트리플 레이어 셀 (TLC) SSD
TLC SSD는 이름에서 알 수 있듯이 각 셀에 3비트를 저장합니다. 현재 가장 일반적인 SSD 유형이며, SLC나 MLC보다 작은 크기에 더 많은 용량을 담을 수 있지만, 속도, 안정성, 내구성은 상대적으로 떨어집니다. 하지만 그렇다고 TLC 드라이브가 나쁜 것은 아닙니다. 특히 가성비를 고려한다면 지금 시점에서 가장 합리적인 선택일 수 있습니다.
내구성이 떨어진다는 점에 실망하지 않아도 됩니다. TLC SSD는 일반적으로 몇 년 동안 사용할 수 있을 만큼 충분한 수명을 제공합니다.
쓰기 테라바이트 (TBW)
SSD의 내구성은 보통 TBW(테라바이트 쓰기)로 표시됩니다. 이는 드라이브가 고장나기 전에 쓸 수 있는 총 테라바이트 수입니다.
예를 들어, 몇 년 전 인기가 높았던 Samsung 860 Evo 500GB 모델은 600TBW 등급을 가졌으며, 1TB 모델은 1,200TBW 등급을 가졌습니다. 이는 엄청난 양의 데이터이므로, 이런 SSD는 수년 동안 사용할 수 있습니다.
TBW는 “안전 수준” 추정치입니다. SSD는 일반적으로 이 제한을 초과해서도 작동하지만, 안전을 위해 특히 오래된 드라이브의 경우 데이터 손실을 최소화하기 위해 백업하는 것이 좋습니다.
쿼드 레벨 셀 (QLC) SSD
Intel의 660p는 2018년에 출시된 초기 소비자 QLC SSD입니다.
QLC 드라이브는 각 셀에 4비트를 쓸 수 있습니다. 이제 패턴이 보이시나요?
QLC NAND는 다른 유형보다 훨씬 더 많은 데이터를 저장할 수 있지만, 현재 QLC 드라이브는 성능 저하를 야기합니다. 특히 대용량 파일 전송 (40GB 이상) 시 캐시가 부족할 때 성능 저하가 두드러지게 나타납니다. 하지만 제조사들이 QLC를 최적화하기 위해 노력하고 있으므로, 이는 일시적인 문제일 수도 있습니다.
내구성도 문제입니다. 예를 들어, Crucial P1 QLC NVMe 드라이브의 경우, 500GB 모델은 100TBW, 1TB 모델은 200TBW에 불과합니다. 이는 TLC에 비해 상당히 낮은 수치이지만, 가정용으로는 여전히 충분할 수 있습니다.
펜타 레벨 셀 (PLC) SSD
셀당 5비트를 저장할 수 있는 PLC SSD는 아직 소비자용으로 출시되지 않았지만, 조만간 출시될 예정입니다. 도시바에서 PLC 드라이브를 언급했으며, 인텔도 다음 달에 이를 발표했습니다. PLC 드라이브는 SSD에 더 많은 용량을 담을 수 있게 해주겠지만, 내구성과 성능 면에서 TLC 및 QLC와 동일한 문제점을 가지고 있습니다.
따라서 초기 PLC SSD를 구매하기 전에 리뷰를 확인하고, TBW 등급을 확인하여 내구성을 파악하는 것이 좋습니다. 또한, TBW가 실제 사용량과 어떻게 연관되는지도 고려해야 합니다.
예를 들어 위에서 언급한 QLC 드라이브는 TBW 등급은 낮지만, 5년 동안 하루에 약 54GB를 쓸 수 있습니다. 대부분의 가정에서는 이 정도 데이터를 기록하지 않으므로, TBW 등급이 낮더라도 충분히 오랫동안 사용할 수 있습니다.
기타 SSD 관련 용어
삼성의 3D NAND 플래시의 초기 예.
다음은 SSD를 이해하는 데 도움이 될 몇 가지 추가 용어입니다.
- 3D NAND: 초기 NAND 제조사들은 NAND 메모리 셀을 평면에 더 가깝게 배치하여 드라이브를 더 작게 만들고 용량을 늘리려고 했습니다. 하지만 플래시 메모리는 셀이 너무 가까이 있으면 신뢰성을 잃기 시작했습니다. 이 문제를 해결하기 위해 메모리 셀을 겹쳐서 용량을 늘리는 기술이 개발되었으며, 이를 3D NAND 또는 수직 NAND라고 합니다.
- 웨어 레벨링 기술: SSD 메모리 셀은 사용하면서 성능이 저하되기 시작합니다. 드라이브의 수명을 늘리기 위해 제조사들은 모든 메모리 셀에 데이터를 고르게 분산시키는 웨어 레벨링 기술을 사용합니다. 이 기술은 항상 특정 블록에 데이터를 쓰는 대신, 모든 셀이 비슷한 속도로 채워지도록 데이터를 분산시킵니다.
- 캐시: 모든 SSD에는 데이터를 드라이브에 쓰기 전에 임시로 저장하는 캐시가 있습니다. 캐시는 SSD 성능을 향상시키는 데 매우 중요한 역할을 하며, 보통 SLC 또는 MLC NAND로 구성됩니다. 캐시가 가득 차면 성능이 크게 떨어질 수 있는데, 특히 일부 TLC 및 대부분의 QLC 드라이브에서 이러한 현상이 두드러집니다.
- SATA III: PC에서 가장 일반적인 하드 드라이브 및 SSD 인터페이스입니다. 여기서 “인터페이스”는 드라이브가 마더보드에 연결되는 방식을 의미합니다. SATA III의 최대 처리량은 초당 600MB입니다.
- NVMe: 이 인터페이스는 SSD를 마더보드에 연결합니다. NVMe는 PCIe를 통해 초고속으로 데이터를 전송합니다. 현재 NVMe 소비자 드라이브는 SATA III보다 약 3배 빠릅니다.
- M.2: 이것은 NVMe 드라이브의 폼 팩터(물리적 크기, 모양 및 디자인)입니다. 작고 직사각형 모양을 하고 있어 흔히 “검스틱” 드라이브라고 부릅니다. 대부분의 최신 마더보드에 있는 특수 슬롯에 장착됩니다.
이제 최신 솔리드 스테이트 드라이브의 NAND 플래시에 대한 간단한 소개를 마쳤습니다. 이 정보를 바탕으로 필요에 가장 적합한 드라이브를 선택할 수 있기를 바랍니다.