저장장치 인 DRAM(디램) 과 Nand Flash(낸드플래쉬) 에 대해서

메모리 반도체는 시스템간 데이터를 보관하는 용도로 사용되는 시스템 구성장치중 하나인 반도체이다, 데이터를 가능하다면 보다 더 많이 보관하여 저장하고, 또한 속도를 보다 더 빠르게 처리할 목적으로 설계된다 메모리 반도체는 어떤 장치든 스위칭 기능 및 데이터 저장의 기능을 가지고 있으며 특성에 따라 D-RAM, NAND-Flash로 크게 2가지의 제품군으로 구분할 수 있다.

 

	데이터 보관 기간	전원 종료시 데이터 보관유무
D-RAM	64ms	데이터 소멸
NAND-Flash	1년~5년 (제품군마다 상이)	데이터 존재

 

낸드플래시는 DRAM과 비교시 더 긴 기간의 데이터 보관이 가능하며 휘발성이긴 하나, 당장의 전원공급이 차단되어도 데이터는 사라지지 않는다, 반대로 디램의 경우 스위칭동작이 낸드플래시와 비교하여 보다 더 빠른 속도를 보여주지만 짧은 데이터 보관시간을 지니며 전원의 공급이 차단되는 순간 데이터는 그 즉시 소멸되고 만다.

 

	저장여부	동작속도
Nand-Flash	가능	느리다
DRAM	불가능	빠르다

디램과 다르게 플로팅 게이트가 있는 낸드 플래시는 메모리반도체중 느린속도를 보여준다, 플로팅게이트는 전자들을 저장하여 데이터가 빠져나가지 못하도록 막는 역할을 하며 이 때문에 데이터의 보관이 가능한것이다.

 

NAND-FLASH, 즉 플래시메모리 라고도 칭하며 ROM(Read Only Memory)의 종류중 하나이다, 절연막에 둘러싸인 플로팅 게이트에 전자를 주입함으로써 데이터를 기록을 하며 전원을 꺼도 데이터가 사라지지 않기 때문에 빠른 저장장치로써사용되는것이다, 위에서 보이는 USB메모리, SD카드, SSD장치에 모두 사용된다.

 

플래시 메모리 셀 종류

플래시 메모리의 셀 종류는 SLC, MLC, TLC 의 총 3가지의 종류가 있으며 하나의 셀에 전류가 통과 여부에 따라 동작되는 방식으로써 구분된다.

SLC : Single-Level Cell
하나의 셀에 1비트의 정보를 유지하며 쓰기 횟수는 셀당 10만회 정도
오직 하나의 비트만 저장이 가능하므로 오류발생 확률이 적으며 용량대비 굉장히 비싼 금액을 가지고있음

MLC : Multi-Level Cell
하나의 셀에 2비트의 정보를 유지하기 위해 SLC에 비해 대용량이며, 제어성능이 별도로 필요하다
비트 오류의 잉여 공간의 차이에 따라 가격의 차이가 있다
eMLC(엔터프라이즈 MLC) > cMLC(소비자MLC)
쓰기 횟수는 셀당 5천회~1만회 정도

TLC : Triple-Level Cell
하나의 셀에 3비트를 유지하기 위하여 MLC 보다 더 큰 용량의 높은 제어 성능이 필요로 한다.
같은셀에 비교하여 3비트를 저장이 가능하여 용량설계에 용이함을 가지며 고용량 저장장치중 저렴한 금액때를 보여준다, SLC와 상대적으로 읽기/쓰기 시 오류 발생 확률이 높고 메모리의 수명이 짧은 편이다.
쓰기 횟수는 셀당 1000회 정도

장단점을 비유하자면 셀 하나에 비트를 얼마나 유지시키는지에 대한 차이로 구분되며 장단점은 아래와 같다.

	SLC	MLC	TLC
셀당 BIT	1bit	2bit	3bit
읽기 속도	50~100K	5~10K	1~3K
쓰기 속도	빠름	보통	느림
데이터 삭제 속도	빠름	보통	느림
안정성	빠름	보통	느림
가격	높음	보통	낮음
평균 속도	높음	보통	낮음

즉, 일반적으로는 안정성을 기준으로 상업용이나 전문적으로 서비스를 하는데에 사용되는 장치는 SLC 또는 MLC메모리를 선호하며 반대로 보급형 데스크톱이나 노트북 또는 USB저장장치와 같이 저렴하게 이용하고자하는 목적에는 TLC 제품군이 경제적이다.

 

DRAM 과 DRAMless 제품의 비교

SSD에서의 DRAM이 채택된 제품군이 있고, DRAM이 채택되지않은 제품군이 있다, DRAM은 SSD의 매핑테이블을 저장하는데에 사용되며 매핑테이블에서는 특정 데이터가 어디에 저장되어있는지 값이 저장되어 SSD 내부에서의 데이터를 읽기/쓰기 시에 무조건 매핑테이블을 불러와야 하므로 DRAM이 포함되어있는 제품이 훨씬더 빠른처리속도를 보여준다.

반대로 DRAMless 의 제품군경우 SSD의 일부를 떼어 매핑 테이블로 사용한다, 크지는 않지만 1/1000의 공간을 매핑테이블로 사용하며 읽기/쓰기에 사용해야 할 SSD장치에 매핑테이블까지 활용하여 사용되어 상대적으로 느린속도를 보여주지만, DRAM의 경우 상대적으로 비싼 금액때로 형성되어있어 DRAM이 없는 모델은 가격이 저렴한것이 장점이다.

상대적으로 디램리스 제품경우 성능이 떨어지는것은 사실이지만, 일부 제조사 제품군경우 디램을 대체하여 소량의 메모리인 대체 컨트롤러를 사용함으로써 빠르게 접근이 가능하도록 설계한 모델도 있다, 또한 실제 벤치마크시 DRAM 제품군과 비교하여 SSD 장치의 성능이 크게 떨어지지 않는다라는 평 또한 존재하므로 저장장치의 설계 컨트롤러 또한 중요하며 따라서 유사 제품군에서도 특히 대기업 제품군이 비싼이유는 다 이러한 이유이다.