QLC는 TLC, MLC때와 다르다고 본다....

[Hardware] - SLC, MLC, TLC, QLC ... 플래시 메모리에 관하여

플래시 메모리를 보면 SLC에서 시작하여 MLC가 시장을 잠식하였다가
현재는 TLC가 주류를 이루며 QLC도 등장을 하여 확장을 하고 있다.

플래시 메모리의 구조를 대충이나마 알고 있어 이번은 꽤 염려가 된다.
소비자의 입장에서 용량 크고 가격이 싸면 장땡이긴 하다.

QLC 수명은 별 문제가 되지 않는다고 보는 사람들이 많이 보인다.
그 사람들의 논리라는 것이 MLC나왔을때도 같은 소리가 있었다.
TLC나왔을때도 같은 소리가 있었다.
안정화 되어서 문제가 없다 라는 말을 하고 있다.

초기 SSD 시장(SLC, MLC)에서 문제가 되었던 수명 문제라는 것은
SSD 컨트롤러가 플래시 메모리의 근간인 셀에 대한 컨트롤을 잘못하여
(아마도 기존 자기 디스크용으로 설계되었던 것을 사용해서 인 것 같다.)
생긴 것이었다. 특정한 셀에 집중적으로 쓰기 / 지우기를 반복하여 죽어버리는 문제였다.
이런 문제를 해결하기 위해 셀에 데이터를 균등하게 기록하게 하는
웨어 레벨링(Wear Leveling)이라는 것을 도입하여 수명에 관한 문제를 해결하였다.

Sandisk Wear leveling

플래시 메모리에 이러한 문제들만 있는 것은 아니다.
하이닉스(hynix)에 올라와 있는 내용에 따르면 news.skhynix.co.kr/2133

반응형

'반도체에서 가장 중요한 기능은 정확한 위치에 데이터를 저장하고 불러오며, 
필요 없는 데이터는 깨끗이 삭제해 제때에 저장 공간을 확보하는 것입니다.
이렇게 반도체 제품이 가진 최소한의 성능을 일정 기간 동안 온전히 발휘할 확률을 ‘신뢰성’이라고 합니다.
기술이 발전함에 따라 반도체의 용량과 제품 종류는 다양해졌지만, 이러한 신뢰성은 계속해서 취약해졌다는 문제가 있습니다.'

SK hynix 낸드 플래시 메모리의 4대 신뢰성

메모리 반도체에서 중요한 것은 데이터를 저장하는 전자들인데 이것 또한 문제가 있다고 본다.
'신뢰성은 용량이나 속도 등 제품 기능이 향상될수록, 혹은 반도체 Cell의 면적이 줄어들수록 떨어지는 특성이 있습니다.
가령 비휘발성 메모리인 NAND는 제품에 따라 Cell 당 최대 1년(TLC) ~ 10년(SLC)까지 전자를 저장할 수 있어야 합니다.
하지만 Cell의 크기가 작아져 플로팅게이트의 입체 면적이 줄어들면 절연막이 얇아지고
전자의 터널링 작용으로 금이 가기 쉽고, 그 틈으로 전자 누수가 발생할 가능성이 커집니다.
그뿐만 아니라 한 번에 저장할 수 있는 전자 개체 수 역시 적어져 데이터 보존 기간도 짧아지게 되지요.'

Technology 고도화에 따른 데이터 보존 기간 약화 @ NAND

TLC의 경우 전력이 공급되지 않았을때 전자의 상태가 유지되는 시간이 1년 정도라고 한다.
그럼 QLC는 이것 역시 반토막 또는 1/4로 되었을 것이다.
공정이 미세화 되면 더 내려간다.
만일 QLC에 데이터를 보관하고 있다면 몇개월마다 한번씩 전원을 공급하지 않으면 데이터가 손실될 수 있다.

심심한 분(?)은 읽어보시기 바랍니다. news.skhynix.co.kr/2133

[반도체 특강] 메모리 반도체 신뢰성(Reliability)上- 보존성(Retention)과 내구성(Endurance) 편

QLC는 좀 다른 시각으로 봐야할 것 같다.
NAS시장에서 활약하고 있는 시놀로지(synology)의 블로그에 TLC vs QLC에 대한 이야기가 있다.

blog.synology.com/tlc-vs-qlc-ssds-what-are-the-differences

TLC vs. QLC SSDs: What are the differences?

'QLC drives are great for their intended purposes, that is, low-cost drives to replace HDDs in read-intensive workloads.'
QLC 드라이브는 읽기 집약적인 쪽에 적합하다고 보고 있다.

이러한 시장은 일반적인 사용자쪽 보다는 대규모로 사용하는 기업들에서 대용량 스토리지를 요구하고 있다.
2019년 플래시 메모리 관련 자료를 보면 2018년 32ZB(제타바이트)의 데이터가 생성되었다고 한다.
2023년이 되면 103ZB의 데이터를 생성할 것으로 보고 있다.
2025년이 되면 163ZB의 데이터를 생성할 것으로 예측하고 있다. 

마이크론 자료 : www.flashmemorysummit.com/Proceedings2019/08-06-Tuesday/20190806_SSDS-102-1_Smith.pdf

IDC Data Growth

(마이크론님 데이터 감사합니다.)
이러한 요구를 충족하기 위해 SSD 스토리지를 확장하려면 더 고용량을 필요로 합니다.
2019년 마이크론에서 Flash Memory Summit에서 발표한 자료에 따르면
일반적인 데이터센터의 읽기와 쓰기의 비율이 4 대 1이라고 한다.
요새 열풍인 AI 딥러닝(Deep Learning)의 경우는 이 비율이 5000 대 1 이다. 

Read Write ratio

QLC 드라이브가 타켓으로 하는 시장은 데이터센터, 딥러닝 같은 엔터프라이즈(Enterprise)시장 이다.

QLC SSD Tiering

조금 더 자세한 용도로 구분을 한다면... 읽기 작업이 주로 일어나는 곳이 QLC가 대상이라고 한다.

기존 데이터센터에서 사용하던 HDD를 대체하는 용도라고 한다.

일반적인 사용자는 어디에 해당이 될까?
읽기 / 쓰기 비율 7:3, 6:4, 5:5 정도라 하면 되려나?
여튼 QLC는 일반적인 사용자에게 해당하는 제품은 아닌 것 같다.
QLC SSD는 예전의 DVD-RW를 보는 느낌이다.

그리고 시장에 출시되어 있는 QLC는 일반적인 사용자에게 간보기(?)를 하고 있는 것 같다.