쪽팔리면 질문하지 맙시다. 소중한 답변 댓글을 삭제하는건 부끄러운 일 입니다
제가 예전에 도스 공부를 할때 제일 이해하기 힘들었던 것이 바이러스 란 개념이었어요.
그런데 요즘은 반도체가 수명이 있다는 것을 이해를 못하겠군요. SLC, MLC.... 네네 이렇게 주입식으로 알고는 있지만
왜 전기가 들어가고 나가는데 수명이 생기는지 이해가 가질 않는군요. 옛날 백열전구 처럼 열때문에 변형이 생겨 그런가요?
스위치 처럼 어떤 마찰력에 의해 켜지고 끄져 닳는 것도 아닐텐데.... 그렇다면 CPU는 더 수명이 짧아야 할건데 말이지요.
이런 내용을 읽어보세요.
그저 다른 부품보다 먼저 고장나는 일이 흔치 않으니까 (온도만 잘 관리하면 수십년은 가므로, 그거 고장나기 전에 보통 다른 소자가 나가서 통째로 바꾸니까) 안 고장난다고 느끼는 것일 뿐입니다.
SSD라는 단어 전에 이를 구성하는 플래시 메모리의 작동 방식을 이해하셔야 하는데(사실 SSD라는 것은 플래시 메모리들의 조합에 이를 중간에 제어하는 컨트롤러를 더한 물건에 불과합니다.), 이 부분은 플래시 메모리의 기술적인 부분을 인터넷에서 검색해 보시면 됩니다. 대충 쓰자면 플래시 메모리는 플로팅 게이트라는 부분에 저장된 전자를 통해 데이터의 기록 여부를 판단하는데, 데이터의 기록 및 삭제는 플로팅 게이트를 막는 뚜껑 역할을 하는 컨트롤 게이트에 얼마만큼의 전압을 주느냐에 따라서 달라집니다. 컨트롤 게이트에는 전자를 가두는 절연체(산화막)가 있는데, 데이터 기록은 그 절연체를 뚫어버릴 정도의 전압을 주어 시행합니다. 문제는 그야말로 절연체를 뚫어버리는 전압을 거는 것이라(수만볼트는 아니고 사실 몇 볼트 안 되긴 합니다.) 이 과정은 절연체의 손상을 유발한다는 것이며 이것이 반복되면 더 이상 플로팅 게이트의 전자를 가둘 수 없게 되어 버립니다. 이게 플래시 메모리의 수명이 끝난 것입니다. CPU나 메모리는 이런 '무리한' 구조가 없으니 그냥 오래 가지만 플래시 메모리는 아예 태생 자체가 이렇게 수명이 있을 수 밖에 없는 물건입니다.
MLC/TLC/QLC는 이게 2/3/4배의 데이터가 한 몸으로 가는 것이라 하나만 죽어도 SLC의 2/3/4배가 죽어버리는 것과 마찬가지라 점점 갈수록 기록 수명이 줄어드는 것입니다.
굳이 비유하면 얇은 비닐막에 작은 주사기로 뚫는걸 반복한다 생각하면 됩니다.
SLC DLC TLC QLC 는 셀 자체 수명은 같지만
같은 저항(레벨) 변화를 여러 단계로 세분화하는만큼 특성이 조금만 열화돼도 데이터를 신뢰할수 없어 못쓰게됨.
셀의 세분화 기준을 보면
SLC = 1Bit == 2 Level
MLC = 2Bit == 4 Level
TLC = 3Bit == 8 Level
QLC = 4Bit == 16 Level
QLC는 4레벨이 아니라 실제는 16레벨이나 세분화하여 데이터를 구분하는만큼
조만간 못쓰게되는 시기가 가장 빠르게 다가옴.
그런데 NAND의 수명은 백열전구 필라멘트가 끊어지듯이 cell이 작살나는 식이 아니라 산화막이 닳으면서 점점 error가 증가하는 식입니다. 데이터를 써 놓고 나중에 읽을 때 error가 생기면 안되겠지요. 그렇다고 error를 0으로 만들 수는 없습니다. 별로 기록하지 않은 cell이라 하더라도 우연히 지나가던 우주선(중성자 감마선 등)이 때려서 에러가 발생할 수도 있으니까요. 그래서 에러 확률을 적당한 선으로 통제하는 방식으로 수명을 관리합니다.
SLC MLC TLC QLC로 가면서 점점 용량이 증가해 왔으나 성능과 수명은 감소해 왔습니다. 이걸 극복하기 위해 ECC를 점점 빡세게 하는 방향으로 발전해 왔습니다. 2bit ECC에서 지금은 20bit 이상의 ECC를 사용합니다. 예전 같으면 이런 정도의 에러라면 cell이 죽은 것으로 치던 것도 지금은 ECC를 더 빡세게 하여 더 오랫동안 사용합니다.
그리고 SLC면 다 같은 SLC이고 TLC면 다 같은 TLC인 것이 아니라 TLC 내에서도 미세공정으로 갈수록 점점 용량은 증가하지만 점점 취약해져 왔습니다.(raw error 발생 확률이 높아짐) 최근에 미세공정으로 만들어진 NAND가 용량은 크고 용량 당 가격은 싸지만 수명은 훨씬 더 짧습니다. 그래서 이런 것은 기업용 SSD에서는 잘 사용하지 않죠. M.2 SSD에다 커다란 껍데기만 씌운 것이 U.2인 것은 아닙니다. 훨씬 더 칩 갯수가 많습니다. 용량당 가격이 더 비싼 것을 사용합니다.
15MM 두께 U.2 -> 7MM 두께 U.2 -> M.2로 갈수록 더 집적도가 높고 고용량인 신식? NAND(용량 당 가격은 쌈)를 사용합니다.
ECC를 비롯하여 여러가지 기법을 동원하여 기업용 SSD는 UBER : 10^-17의 신뢰도를 유지하는 선에서 spec에 endurance와 성능을 표기합니다.
일반용 SSD는 UBER : 10^-15가 표준인데, 인텔(지금은 솔리다임) 외에는 spec에 표기들을 잘 하지 않으니 실제로 어느 정도인지는 알 수가 없습니다.
하지만 MLC 기술이 발명되지 않아 SLC만 존재하였다면
우리는 지금 DRAM과 같은 용량대비 가격의 매우비싼 SSD를 쓰고있을겁니다.
물론 DRAM은 리프레시 회로 구성이 필수라서 플래시보다 조금은 비싸지겠지만요