QLC 낸드 기반의 솔리드스테이트드라이브(SSD)

QLC 낸드 기반의 솔리드스테이트드라이브(SSD)

쿼드레벨셀(QLC) 낸드플래시

도시바와 인텔, 마이크론 등 삼성전자와 낸드플래시 시장에서 경쟁 중인 기업들이 최근 잇달아 쿼드레벨셀(QLC) 낸드플래시 개발에 성공하며 상용화에 박차를 가하고 있다. 세 기업은 하반기부터 QLC 샘플 양산을 시작할 예정이며, 이르면 연내 대량 생산에 돌입할 것으로 보인다.

앞서 인텔과 마이크론 역시 QLC 낸드를 탑재한 SSD를 올해 하반기부터 생산한다고 밝힌 바 있다. 두 회사는 그동안 함께 개발해온 3D 크로스포인트 기술과 QLC를 접목해 제품의 성능과 신뢰성을 높인다는 방침이다. 이들의 주장대로 QLC 양산이 순조롭다면, 도시바와 인텔이 차세대 메모리 생산에서 삼성전자에 한발 앞서 나가는 셈이 된다.

일반적으로 낸드플래시는 한 셀에 1비트에서 3비트 사이의 정보를 담는다. 가령 1990년대까지 가장 보편적이었던 싱글레벨셀(SLC)는 셀 하나에 1비트를 담을 수 있는 기술이다. 2비트를 담는 멀티레벨셀(MLC) 방식은 2000년대 들어 가장 흔히 쓰이는 기술로, 지금도 상당수 솔리드스테이트드라이브(SSD) 제품이 MLC로 구성돼 있다.

삼성전자가 2014년경부터 한 셀에 3비트를 담을 수 있는 트리플레벨셀(TLC) 기반 낸드로 SSD 제품을 만들기 시작하며 추세가 달라졌다. 통상 TLC는 내구성, 신뢰도가 떨어지지만, 삼성전자는 자체 개발한 고성능 콘트롤러로 이같은 단점을 극복했다. 셀당 담을 수 있는 정보가 많아지면서 자연스레 더 작은 SSD에 더 높은 용량의 제품 구현이 가능해졌다.

반면 QLC 낸드가 신뢰성을 담보할 수 있을 지에 대해서는 업계에서 여전히 갑론을박이 이어지고 있다. QLC의 경우 하나의 셀에 담아내는 데이터가 늘어나는 만큼 쓰기 속도가 TLC에 비해 급격히 낮아지고 읽기 속도 역시 현저하게 떨어진다. TLC에 비해 데이터 식별이 까다롭고 셀 간 간섭 문제가 빈번하게 발생한다는 것도 문제점으로 지적된다.

QLC의 치명적인 결점은 수명이다. 통상 낸드플래시는 하나의 셀에 담는 데이터가 많아질수록 셀의 수명이 짧아진다. SLC는 10만회의 읽기/쓰기가 가능했지만, MLC는 최대 1만회 수준으로 줄었고 TLC의 경우 1000회 수준이다. QLC의 경우 이론적으로는 100회 수준에 불과하다. 사실상 상용화가 불가능한 수준인 셈이다. 2000년대 중반에 샌디스크 등 일부 업체가 QLC를 시도했다가 포기한 것도 이 때문이다.

도시바, 인텔, 마이크론은 독자 개발한 컨트롤러 기술을 통해 QLC 셀의 수명을 TLC 수준으로 끌어올리는 데에 성공했다고 밝혔다. 하지만, 실제 양산 제품에서 이같은 수준의 수명이 보장될 수 있을지는 미지수다.