MLC 낸드플래시, 기업용 저장장치로 사용할 수 있나?
차세대 저장장치로 각광을 받고 있는 SSD(Solid State Drive)가 시장 활성화를 목전에 두고 있다.
불황에 목 말라있는 IT업계엔 시장 활성화의 목전에 두고 있는 SSD라는 존재가 가뭄에 단비와 같은 존재로 작용하고 있다.
그러나 SSD는 HDD(Hard Disk Drive)와 비교해 저장 용량 대비 높은 비용을 지불해야 한다.
바로 이러한 사실이 SSD 확산 및 대중화의 발목을 잡고 있었다고 해도 과언이 아니다.
개인 PC용으로 널리 사용되고 있는 MLC는 끊임없이 가격 하락세를 보이고 있지만 기업의 서버나 스토리지용으로 적용되는 SLC는 가격 하락에 상당히 둔감한 상황이다.
따라서 SLC 기반 SSD는 높은 가격으로 기인해 기업의 주요 저장장치 시스템으로 자리매김에 시간이 다소 걸리고 있는 실정이다.
이에 성급한 몇몇 IT업체가 기업용 저장장치로써의 SSD 적용에 대한 중요한 몇가지 원칙을 저버리고 MLC 기반의 SSD를 기업 서버용 저장장치로 공급하려는 움직임도 감지되고 있다.
이런 움직임에 결부지어 국내 SSD 업계는 기업용 SLC SSD와 개인용 SLC 및 MLC SSD를 명확히 용도 구분해서 사용해야 된다고 문제를 제기하고 있다.
기업 시스템용 SLC와 개인 PC용 낸드플래시는 제조 공정에서 약간 차이가 있으며 불량품을 검사하는 검수에서도 전수 또는 표본 및 생략 등 절차가 다르다는 설명이다.
기업 시스템용으로 사용되는 SLC 낸드플래시는 반도체 제조업체가 1차, 시스템 제작업체가 2차로 불량품에 대한 전수 검사하고 있다.
그러나 개인 PC용 낸드플래시는 가격 문제 때문에 불량품에 대한 검사 단계를 아예 생략하고 있다.
국내 SSD업계는 이 같은 문제점 때문에 MLC 기반 SSD가 기업용 저장장치로 사용할 수 없다고 못 박고 있다.
그럼에도 보다 낮은 가격의 이점에 MLC 기반의 SSD가 슬그머니 기업용 저장장치로 둔갑하고 있다.
서버용 SLC SSD를 현재 생산 판매하고 있는 회사는 인텔과 삼성전자이며, 인텔은 64GB, 삼성은 50GB가 최고 용량이다.
삼성은 조만간 100GB 기업용 SLC SSD를 출시 예정에 있어 인텔이 방향이 주목된다.
SLC, MLC 낸드보다 안정성•수명 높아
SLC와는 달리 MLC를 기업용 저장장치 SSD로 사용할 수 있느냐에 대한 논란에 답하기 앞서 낸드플래시의 구조를 살펴볼 필요가 있다.
낸드플래시 메모리는 단 한번의 쓰기만 가능한 마스크 롬의 변종으로 SD램과는 달리 전하를 보존하는 한 개의 셀과 지속적인 전압을 공급하는 한 개의 트랜지스터로 구성되어 있다.
낸드플래시 메모리는 1비트의 데이터를 저장하는 SLC와 2비트의 그 것을 담는 MLC로 구분된다.
SLC 낸드플래시는 셀에 전압이 있느냐(11) 없느냐(00)만을 체크하기 때문에 데이터 읽기 및 쓰기가 빠른 편이다.
셀의 크기는 같지만 MLC는 데이터 저장을 위해 게이트에 전하를 얼마 만큼 채웠느냐에 따라 전하 없음(00), 조금(01), 중간(10) ,많음(11) 등 4단계의 전압을 체크해야 한다.
때문에 MLC는 SLC와 비교해 단계를 더 거치기 때문에 쓰기에 걸리는 시간이 3배 정도 더 오래 걸린다.
뿐만 아니라 낸드플래시 수명에서도 SLC는 10만 시간을 보장하지만 MLC는 1만 시간에 불과하다.
반면 MLC는 SLC보다 똑 같은 비용으로 두배의 저장용량을 확보할 수 있는 점은 장점이다.
그렇지만 MLC는 저장용량의 확보로 인한 저장장치로써의 중요한 신뢰성을 희생해야 했다.
신뢰성은 다름아닌 내구성과 안정성
MLC의 내구성과 안정성에 문제가 되는 점은 간섭(Disturbance) 및 플립(Flip) 현상이 발생하기 때문이다.
간섭 현상은 셀의 동작을 간섭하는 것으로, 데이터를 기록할 때 기록되는 데이터가 저장되어 있는 데이터를 간섭하는 현상을 말한다.
즉 데이터를 한 개의 블록(1 Block=128 page=512 Kb)에 기록할 때 한 개의 블록에 있는 페이지에 전부 기록되지 않고 다른 블록의 페이지에 걸쳐서 기록될 경우 저장되어 있는 데이터를 간섭하면서 에러 현상이 일어난다.
이는 낸드플래시의 읽기 및 쓰기의 최소 단위가 1 page로 작동하지만 삭제의 경우 1 Block 단위로 실행되면서 발생하는 간극의 차이에 의해 일어나는 현상이다.
MLC 낸드플래시는 SLC보다 전압의 저장 단계가 복잡하기 때문에 쓰기와 삭제 및 읽기 등이 동시에 진행될 경우 이런 문제점이 발생할 수 있는 가능성이 높다.
이런 현상이 발생하면 급격한 읽기 및 쓰기 성능 저하는 물론, 경우에 따라선 데이터의 유실도 일어날 가능성이 있다.
MLC 신뢰성의 문제를 초래하는 플립 현상은 셀에 저장되는 0, 1비트가 의도하지 않게 순서가 뒤 바뀌는 현상을 말한다.
이는 셀이 노화되면서 일어나는 현상으로 10만번의 내구 수명을 가진 SLC보다 1만번의 쓰기 수명을 가진 MLC에 일어날 수 있는 현상이다.
즉 수명이 다해가는 셀이 노화되면서 일어나는 현상이라는 것. 기록 내구 수명이 1만번에 불과한 MLC에 해당하는 말이다.
SLC•MLC, 목적•용도에 맞게끔 사용해야
현재 인텔과 삼성만이 기업용 SSD, PC용 SSD를 명확하게 구분하여 판매를 하고 있다.
이에 기타 SSD를 제조하는 모든 회사들도 공급하는 SSD의 용도를 명확하게 구분을 해야 할 것으로 판단된다.
또한 SSD를 기반으로 기업용 서버를 생산하는 회사들도 SSD의 사용 용도에 대한 명확한 개념을 기업 고객들에게 제대로 알릴 필요가 있다.
즉, SSD 업계를 대표하는 회사들이 솔선수범해 기업용과 PC용 SSD를 구분하여 판매에 주력하라는 말이다.
물론 업계에서는 에러정정 및 웨어레벨링 등과 같은 기술로 MLC 기반 SSD의 문제점을 보완했다고 반문한다.
그러나 이 같은 기술은 기본적으로 어느 정도 기초 체력이 받쳐주는 SLC에 해당하는 것이지 수명이 짦은 MLC의 근본적인 구조적 문제를 해결해주진 못한다.
따라서 SLC의 용량 대비 가격이 저렴한 MLC SSD를 기업용 저장장치로 사용하겠다는 것은 어불성설에 불과하다고 말할 수 있다.
한마디로 SLC는 기업용 저장장치로 MLC는 개인용 PC로 목적에 맞게끔 사용하라는 권고다.
이와 관련해 국내 모 SSD업체의 콘트롤러 설계 기술자는 “가격이 저렴하기 때문에 MLC 낸드플래시 기반의 SSD를 기업용 저장장치로 도입하려는 움직임이 있다”며 “그렇지만 이는 명백히 위험한 생각의 발상으로 MLC에 저장된 데이터의 보존성을 장담하지 못한다”고 지적했다.
이 주장을 뒷바침하듯 인텔과 삼성전자는 자사의 홈페이지를 통해 명백하게 SLC 기반 SSD는 기업 서버용으로 MLC 기반의 그 것은 개인 PC용으로 사용할 것을 못 박아 놓고 있다(그림 참조). 
홈페이지에는 분명한 SLC 서버용에 대한 구체적인 수치와 성능 및 사용 환경까지 나열하고 있다.
국내 3대 SSD 사용자 커뮤니티 중에 하나인 ‘인텔 SSD 사용자 모임’에서는 더 구체적인 언급이 나와 있다.
‘관악산’이라는 ID를 이용하는 사용자는 “MLC SSD로 서버나 스토리지에 장착해 BMT 및 낮은 가격으로 공급하고 있는 상황이 발견되고 있다”며 “매우 우려스럽고 걱정되는 심각한 일”이라고 경고했다.
SSD 시스템 개발에 7년째 매달리고 있다고 밝힌 이 사용자는 “MLC SSD는 쓰기, 특히 임의 쓰기를 할때 디스크 내부에 부하가 걸려 매우 심각한 오류를 범 할 수 있다”며 “순차 쓰기 또는 임의 쓰기를 할 때 디스크 트랜잭션 IO가 많은 업무에는 MLC SSD가 적합하지 않다”고 밝혔다.
이어 그는 “실제 자체적으로 여러 번 테스트를 수행한 결과 쓰기 작업이 많은 업무에는 MLC SSD가 부적합하다라는 결론을 내렸다”며 “또한 주기적인 업데이트가 필수적인 업무에도 매우 심각한 에러가 발생한 적이 있다”고 설명했다.
끝으로 그는 “대부분의 SSD 제조사들도 인텔과 삼성전자 처럼 용도 구분을 명확하게 할 것으로 판단을 하고 있으며, 기타 다른 SSD 제조업체들도 이런 움직임에 합류해야 한다고 생각한다. 이러한 일련의 행동들이 ‘MLC 기반의 SSD를 기업용 저장장치로 사용할 수 있다’는 어이없는 주장을 봉쇄할 수 있고 이를 사용하는 피해자들을 막을 수 있다”고 강조했다.
한편, 현재 국내에선 기업용 SSD서버와 스토리지를 개발 및 판매하고 있는 회사는 onS와 태진인포텍 뿐이다.
ONS는 NAND기반 SSD를 활용해 서버와 스토리지를 생산, 판매하는 대표적인 회사이다.
태진인포텍은 SDRAM 기반 카드식 SSD를 기반으로 서버, 스토리지를 생산, 판매하는 업체이다.
<데일리그리드>
