도시바 메모리의 기조 연설 슬라이드

 

세계에서 가장 큰 플래시 메모리 관련 이벤트인 플래시 메모리 서밋이 시작됐습니다. 장소는 미국 캘리포니아주 산타 클라라의 산타 클라라 컨벤션 센터며, 기간은 8월 7일부터 9일까지입니다. 

 

 

첫날 기조 연설은 3D 낸드 플래시의 주요 공급 업체 강연이 집중됐습니다. 그 중 도시바 메모리는 워드라인의 적층 수96층으로 늘린 4세대 3D 낸드 기술(BiCS4라고 부름)과 4bit/셀 저장 기술(QLC)를 조합해, 실리콘 다이의 저장 용량 1.33Tbit로 사상 최대 규모에 도달한 플래시 메모리를 선보였습니다. 

 

 

실리콘 다이의 크기나 동작 속도 등의 스펙은 아직 알려진 바가 없습니다. 이 강연에선 1500번의 데이터 갱신을 반복해도 4비트, 즉 16단계의 게이트 전압 기록에선 눈에 띄는 차이가 전혀 없다는 데이터를 보여주고 있습니다. 양산 시기는 내년 초입니다. 실제 스토리지에선 U.2 폼펙터가 85TB, M.2 22110으론 20TB의 SSD를 실현할 수 있음을 어필했습니다. 

 

 

함께 열린 전시회에서 도시바는 96단과 QLC를 결합한 3D 플래시 기술을 강조했습니다. 1개의 BGA 패키지에 16개의 실리콘 다이를 넣어 2.66TB의 초소형 대용량 낸드 플래시 메모리의 상품화가 가능합니다. BGA 패키지의 크기는 14x18mm, 핀 수는 152핀, 실리콘 다이 용량은 1.33Tbit입니다. 

 

 

96단 3D 낸드 기술로 제조한 메모리 셀 어레이와 메모리 셀의 모형.

 

 

또 96단 3D 낸드 플래시 기술인 BiCS4를 기반으로 한 플래시 메모리와 스토리지 제품을 설명했습니다. 여기는 TLC가 주력이며 클라이언트, 엔터프라이즈, 모바일 UFS에 쓰입니다. QLC는 엔터프라이즈 초대용량 플래시에 도입합니다. 도시바가 XL-FLASH라고 부르는 고속 플래시 기술도 있습니다. 

 

XL-FLASH를 한마디로 요약하면 SLC 기술의 메모리 셀을 사용한 3D 낸드 플래시입니다. 3D 낸드 플래시 메모리는 QLC, TLC, MLC, SLC 등 어떤 방식으로 데이터를 읽거나 기록해도 상관이 없습니다. 물론 플래시 메모리의 주변 회로와 메모리 컨트롤러가 이를 지원할 필요는 있으나, 1셀에 저장하는 비트는 자유롭게 선택 가능합니다.

 

 

현재 대중적인 TLC 방식에 비해 QLC는 이론적으로 읽고/쓰기가 느려지고, SLC는 빨라집니다. 이번 강연에선 읽기 액세스 지연 시간이 XL-FLASH에선 1/10으로 크게 단축된다고 설명합니다. 

 

 

XL-FLASH 기술은 기업용 스토리지에서 QLC 방식의 3D 낸드 플래시와 함께 씁니다. QLC 방식의 낸드 플래시가 저장 용량을 확보하고, XL-FLASH의 낸드 플래시가 작동 속도를 올리는 구조입니다.

 

 

여기에선 DRAM 캐시와 하드디스크를 결합한 스토리지와 성능을 비교했습니다. 같은 용량과 같은 비용으로 구성하고 평균 지연 시간을 시뮬레이션, 비교를 위해 TLC 방식의 3D 낸드 플래시로 구성된 스토리지의 지연 시간도 계산했습니다. 그 결과 평균 지연 시간은 DRAM+HDD 조합보다 TLC 방식이 1/10으로 줄었고, XL-FLASH + QLC 조합이 TLC와 비교해서 평균 지연 시간이 절반이 됐습니다. 

 

QLC 방식의 3D 낸드 플래시의 밀도는 TLC보다 늘어나지만, 데이터 읽기/쓰기 성능은 떨어집니다. QLC 방식의 낮은 성능을 보완하기 위해 SLC 3D 낸드 플래시를 캐시로 쓰는 것처럼 보입니다. 앞으로는 QLC+SLC 조합이 널리 보급될 수도 있습니다.