NAND Flash

Summary

NAND Flash는 전원이 꺼져도 데이터를 보존하는 비휘발성 반도체 메모리다. SSD에서는 페이지 단위 읽기·프로그램과 블록 단위 삭제라는 물리 특성을 컨트롤러와 펌웨어가 관리한다.

페이지와 블록

단위일반적 역할SSD에서의 의미
셀(Cell)전하 상태로 비트를 저장셀당 비트 수에 따라 SLC·MLC·TLC·QLC로 구분한다.
페이지(Page)읽기·프로그램의 기본 단위새 데이터를 기록할 때 사용한다.
블록(Block)여러 페이지의 묶음삭제는 일반적으로 블록 단위로 수행한다.
다이(Die)NAND 칩 내부의 독립 동작 단위여러 다이를 병렬 활용하면 처리량에 영향을 줄 수 있다.

기존 데이터를 새 값으로 덮어쓸 때 NAND는 일반적인 RAM처럼 제자리 쓰기를 하지 못한다. 컨트롤러는 새 페이지에 데이터를 기록하고, 더 이상 유효하지 않은 페이지가 쌓인 블록은 나중에 정리한다. 이 과정이 Garbage Collection, Wear Leveling, FTL과 연결된다.

셀당 비트 수와 제품 특성

  • SLC: 셀당 1비트.
  • MLC: 셀당 2비트.
  • TLC: 셀당 3비트.
  • QLC: 셀당 4비트.

셀당 비트 수만으로 모든 SSD의 빠르기·내구성·품질을 판정할 수 없다. 컨트롤러, 오류 정정, 오버프로비저닝, 캐시 정책, 용량, 워크로드, 보증 조건이 함께 결과를 좌우한다. 예를 들어 TLC/QLC SSD의 SLC 캐시는 짧은 쓰기 성능을 높일 수 있지만, 캐시가 소진된 뒤의 지속 쓰기 성능은 별도 조건에서 평가해야 한다.

3D NAND와 내구성

3D NAND는 셀을 수직 방향으로 적층해 집적도를 높이는 기술이다. NAND 기반 SSD는 유한한 프로그램/삭제(P/E) 주기를 가지며, 실제 내구성은 쓰기 패턴·여유 공간·온도·펌웨어 동작에 따라 달라진다. SNIA는 SSD 내구성이 순차/무작위 쓰기, 블록 크기, 여유 공간·오버프로비저닝 같은 워크로드 조건에 크게 영향을 받는다고 설명한다.

관련 문서

출처