SSD의 미래 - 1부

스토리지 클래스 메모리, MRAM, 대용량 솔리드 스테이트 드라이브

작가 세바스티앙 진 | 2021년 6월 14일 | 모두, 기술

PLC 메모리 칩: 얼마나 멀리 떨어져 있습니까?

PLC 메모리 칩은 오늘날 벤치 실험에서 기술적으로 실현 가능합니다. 상업적으로 실행 가능하게 만드는 문제는 성능 특성이 스토리지 응용 프로그램에 유용하도록 보장하는 것에서 비롯됩니다. NAND 공급업체는 읽기 속도, 쓰기 속도, 프로그램/삭제 주기, 데이터 보존 및 제조 수율을 포함하여 역으로 관련된 여러 기능의 균형을 맞춰야 합니다. 이 균형 작업이 어떻게 진행될지 보려면 QLC만 보면 됩니다.

이론적으로 QLC는 더 높은 비트 밀도로 인해 33% 비용 절감을 제공해야 합니다. 불행히도 비용 절감은 공장 수율과 관련된 문제로 인해 약 10%에 불과합니다. 가격에 영향을 미치는 두 번째 요인은 자전거 타기입니다. 오늘날 가장 발전된 QLC는 1200주기를 제공할 수 있습니다. 그 다음으로 가장 가까운 경쟁자는 600주기만 제공할 수 있습니다. 따라서 시장 리더는 가격 인하 압력이 적습니다. 그렇다면 프로그래밍 QLC가 TLC보다 4-8배 느리다는 사실이 있습니다. 이러한 성능 감소는 데이터 보존 기간이 TLC와 일치하도록 하기 위해 필요했습니다. 이러한 트레이드 오프는 PLC를 고려할 때 증폭될 수 있습니다.

PLC의 가장 큰 도전은 이 NAND의 역할을 찾으려고 할 때 올 것입니다. QLC보다 더 제한적인 특성을 가질 수 있습니다. 순환 횟수는 줄어들고 프로그램 및 삭제 시간은 길어집니다. 처음에 QLC는 아카이브 애플리케이션에만 적합했지만 이후 콜드 스토리지 또는 읽기 집약적인 핫 애플리케이션으로 이동했습니다. 고맙게도 QLC는 모든 세대와 함께 개선되고 있습니다. PLC는 QLC와 동일한 진화를 따르지만 훨씬 더 느린 경로를 따릅니다. 현실적으로 우리는 현재 QLC 성숙에 있어 어려움을 겪고 있는 점을 감안할 때 향후 5년 동안 PLC NAND를 볼 가능성이 낮습니다.

RAM 기반 스토리지는 NAND보다 빠르지만 드라이브는 어디에 있습니까?

DDR 기반 스토리지는 20년 이상 사용되어 왔지만 제대로 보급된 적은 없습니다. 기존 대체 솔루션과 비교하여 대부분 비용과 성능으로 귀결됩니다. DDR4는 채널당 19~35GB/s로 실행됩니다. 이에 비해 Gen4 SSD는 7GB/s에서 실행됩니다. 속도 차이가 10배에서 2-5배로 떨어졌습니다.

그렇다면 비용 문제가 있습니다. DDR은 현재 약 $5/GB인 반면 NAND는 약 $0.15/GB입니다. 오늘날 대부분의 애플리케이션은 SSD 풀로 스토리지 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 192TB SSD 기반 솔루션은 $30K의 비용이 드는 반면 DDR의 동일한 용량은 $980K를 초과합니다. 다른 각도에서 문제를 보면 예산을 $30K로 설정하면 SSD 기반 솔루션은 192TB의 스토리지를 제공하지만 DDR 기반 솔루션은 6TB만 제공합니다. 마지막으로 DDR은 휘발성이라는 사실이 있습니다. 속도가 우선이고 데이터 손실이 괜찮다면 파일 시스템을 거치지 않고 RAM에서 직접 데이터를 관리하는 것은 어떨까요?

매우 빠른 DDR 기반 스토리지 시장이 있지만 규모가 작습니다. DDR 기반 스토리지가 갑자기 우세해지면 Phison은 이미 이러한 종류의 드라이브를 생산할 수 있는 자체 기술을 보유하고 있습니다.

초대형 SSD(20TB 이상)는 오늘날 흔히 볼 수 있는 2TB~4TB SSD를 대체할 것으로 예상됩니다. Phison은 이러한 전환을 어떻게 준비하고 있습니까?

Phison은 현재 64TB를 초과하는 솔루션을 개발하고 있습니다. 우리는 SSD와 HDD가 수행하는 역할의 차이를 봅니다. 곧 출시될 1Tb 및 2Tb NAND 다이로 인해 가격이 최대 4배까지 떨어질 것으로 예상할 수 있습니다. 이것은 SSD $/GB를 HDD와 거의 동일한 비용으로 만듭니다. SSD 비용이 낮아짐에 따라 플래시 기반 스토리지는 점점 더 많은 핫 스토리지 계층을 차지하게 될 것입니다. HDD는 점진적으로 니어라인 및 콜드 계층으로 이동합니다.

엔터프라이즈 및 HPC 애플리케이션은 현재 16-32TB 밀도를 요구하고 있으며 향후 2-3년 내에 256TB SSD가 필요할 것으로 예상됩니다. 차세대 HDD는 80-100TB에 달할 것으로 예상되지만 SSD는 이미 1Tb TLC를 사용하여 그 밀도를 능가할 수 있습니다. NAND 밀도는 향후 몇 년 동안 다이당 최대 2Tb까지 올라갈 것으로 예상되며 4Tb로 향하는 명확한 경로가 있습니다. 자기 매체는 따라잡을 수 없을 것 같습니다.

또한 PCIe Gen4, Gen5 및 Gen6의 속도 덕분에 SSD는 HDD가 건드릴 수 없는 새로운 역할을 수행할 수 있습니다. SSD는 현재 CPU에 있는 L4 캐시를 대체할 만큼 충분히 빠릅니다. 우리는 SSD가 적시 텍스처 캐시로 사용되는 현대 게임에서 이미 그러한 진화를 보고 있습니다. 그 역할에서 SSD는 더 낮은 GB당 비용으로 DRAM을 보강하고 있습니다. SSD가 제공하는 추가 용량으로 필요에 따라 텍스처를 가져오고 삭제합니다. 이를 통해 시스템 DDR 비용을 증가시키지 않고도 그래픽을 크게 향상시킬 수 있습니다.