스토리지는 컴퓨터에서 아주 중요한 부품입니다. 이게 없으면 데이터를 저장할 수 없고, 여기에서 자료를 불러와야 작업을 하니 시스템의 성능을 결정짓는 역할도 하지요.

아직까지는 하드디스크를 가장 많이 쓰는 건 맞지만 빠른 SSD의 보급은 갈수록 늘어나고 있습니다. 그리고 여기에 맞춰 빠른 속도를 따라가기 위해 다양한 인터페이스가 등장하고 있는데요.

스토리지의 인터페이스는 현재 SATA, mSATA, M.2, SATA Express, PCI-E, U.2 등이 쓰이고 있습니다. 물론 여기에 나온 건 일부분일 뿐입니다. 허나 일반 소비자들을 대상으로 BGA 패키징으로 구현한 것이라던가 외부 스토리지를 위한 eSATA, 기업용 제품에 스이는 SAS 3.0에 대해 이야기할 필요까진 없다고 봅니다.

각각의 인터페이스 스펙을 비교한 것입니다. 위에서부터 명칭, 속도, 크기, 인터페이스, 작동 전압, 크기, 비고입니다. SATA 3(SATA 6Gbps)와 SATA Express만 크기를 인치로 표기했고 나머지는 mm가 단위네요. 크기는 mSATA와 M.2만 빼고 나머진 전부 큽니다.

비고를 보면 더 자세한 설명이 있는데요. SATA 3는 현재 가장 많이 쓰이긴 하지만 스펙에서 딱히 우수하다고 할 건 없습니다. mSATA는 요새 그리 많이 쓰이진 않지요. SATA-E는 찾아보기가 힘듭니다. 뒤의 3개는 높은 스펙으로 앞으로 사용이 기대되는 인터페이스입니다.

SATA는 1.8인치 규격이 있고 mSATA는 mSATA 미니가, PCI-E는 HHHL 외에 풀사이즈나 하프사이즈 크기로 나오는 것도 있습니다. 하지만 여기에선 자주 쓰이지 않는 스펙에 대해선 소개하지 않도록 하겠습니다.

SATA 6Gbps

SATA는 하드디스크 인터페이스의 표준입니다. SATA 6Gbps는 올바른 표기법이 아니며 정확하게는 SATA III라 불러야 합니다. 이 포트의 전송 속도가 6Gbps지요. 다들 그냥 SATA 6Gbps라고 부르지만. 이 인터페이스는 HDD/SSD에서 가장 많이 쓰이고 있으며, 대부분의 사람들이 구입하는 스토리지는 모두 이 인터페이스를 씁니다.

메인보드 쪽의 포트는 이렇게 생겼고.

SSD/HDD 쪽의 포트는 이러하며.

케이블은 이런 걸 씁니다.

SATA 6Gbps의 가장 큰 장점은 지금 많은 사람들이 쓰는 포트라는 것입니다. 6Gbps라는 대역폭은 새로 나온 인터페이스의 10Gbps나 32Gbps와 비교해 많이 떨어지지만, 2.5인치 SSD가 아직까지는 매우 높은 대역폭을 필요로 하진 않습니다. 500MB/s의 읽기/쓰기 속도라면 6Gbps만 해도 되지요. 또 하드디스크의 경우 6Gbps는 가마득한 속도이기도 합니다. 하드디스크의 발전 속도는 매우 느리며 속도의 경우 아예 바뀔 가망이 없어 보입니다.

물론 SATA 6Gbps의 단점도 있습니다. 나온지 오래 됐기에 새로운 기술을 지원하지 않는다는 것이지요. NVMe 표준도 지원하지 않으며 크기도 큽니다. 따라서 크기가 작고 속도가 빠르며 최신 기술을 사용하는 SSD에게 있어 SATA 6Gbps는 최선의 선택이라 할 수는 없습니다.

mSATA

SATA 6Gbps 포트가 SSD의 소형화에 맞지 않기에, 작은 크기를 공략하기 위한 mSATA(mini SATA) 포트가 등장했습니다. 이것은 일반 SATA 포트를 미니 버전으로 만든 것으로, 물리 규격은 미니 PCI-E 단자와 같습니다. 따라서 이 두가지를 섞어 쓰는 경우가 많으나, mSATA는 SATA 레인을 쓰지 PCI-E 레인을 쓰는 게 아닙니다. 따라서 SATA 컨트롤러가 필요합니다.

mSATA 규격의 SSD

JEDEC은 두가지 크기의 mSATA 스토리지를 정의한 바 있습니다. MO-300A와 MO-300B가 그것이지요. MO-300A는 mSATA mini와 mSATA라로 다시 나뉘는데요. 미니 버전의 크기는 30x26.8mm며 mSATA는 51x30mm입니다. 두께는 둘 다 4.85mm, MO-300B는 대게 30x30mm로 나오지만 많이 쓰이진 않습니다.

표준 mSATA 스토리지의 규격

mSATA 포트는 SSD의 소형화에서 매우 중요한 과정이었습니다. 하지만 mSATA는 SATA 포트를 완전히 벗어난 것이 아니라 단점이 여전히 존재합니다. 바로 SATA의 레인을 사용해 전송 속도가 6Gbps로 제한됐다는 것이지요. 그래서 스토리지 성능을 높이기 위해 새로운 대안이 필요성이 제기된 것입니다.

M.2/NGFF

M.2는 현재 고성능 SSD에서 널리 쓰이는 규격입니다.

mSATA를 대체하는 규격이 M.2입니다. 처음에는 NGFF, Next Generation Form Factor라고 불렀는데요. 크기는 mSATA보다도 더 작아 22x42mm였고, 단면의 두께는 2.75mm, 양면의 두께는 3.85mm입니다. 여기에 M.2는 확장성이 뛰어나 길이는 110mm까지 늘려 대용량 SSD를 구현할 수도 있습니다.

또 M.2는 SATA와 PCI-E 레인을 모두 지원합니다. PCI-E는 속도를 쉽게 높일 수 있다는 게 장점이지요. 초기의 M.2는 PCI-E 2.0 x2 레인을 사용해 10Gbps의 속도를 냈습니다. 이후 9 시리즈와 100 시리즈 칩셋이 나온 후 M.2는 PCI-E 3.0 x4 레인으로 건너갔고, 이론적으로 32Gbps의 속도를 낼 수 있게 됐습니다. 이렇게 해서 SSD의 잠재력을 더 끌어올리게 됐지요.

재밌는 건 M.2 포트는 CPU의 네이비트 PCI-E 레인을 선택할 수 있다는 것입니다. 어떤 건 PCH 칩셋을 통해 확장돼 나온 레인을 쓰기도 하지요. 여기에 대해 테스트한 것도 있은데 기본 성능은 별반 차이는 없었습니다. 왠지 CPU에서 바로 나온 게 더 좋아보이지만요.

M.2는 매우 방대한 규격입니다.

인텔이 주도적으로 규격을 정한 M.2 슬롯은 매우 넓은 스펙을 포괄하고 있습니다. 우리가 자주 보는 M.2는 그냥 그 중 일부일 뿐입니다. 용도와 유형에 따라 A, B, C, D, E, F, G, H, J, K, L, M으로 나뉘는데요. A와 E는 WiFi/블루투스 무선랜 모듈, NFC 모듈, WiGig 모듈에 쓰이고, B와 M은 SSD에 씁니다. 우리가 자주 보는 2242/2260/2280/22110 규격의 M.2는 모두 M 시리즈에서 나온 것입니다.

PCI-E

SATA 포트 SSD가 막 나왔을 때부터 PCI-E를 쓰는 SSD도 있었습니다. PCI-E의 SSD는 장점이 매우 많습니다. 다른 SSD가 어떤 인터페이스를 쓰건 간에 모두 결국은 PCI-E 버스를 통해 데이터를 보내야 하거든요. 그럼 중간에 다른 걸로 바꾸지 않고 직접 PCI-E 슬롯을 사용하는 SSD라면 중간 과정을 상당히 생략할 수 있습니다. 그러나 PCI-E SSD는 초기에 엔터프라이즈 시장에서만 주로 쓰였습니다. 이유는 사용하는 컨트롤러가 다르고 성능이 좋지만 가격이 비쌌기에 일반 컨슈머를 위한 시장에서 수요가 많지 않았기 때문입니다. 최근 2년 동안 PCI-E SSD가 제법 발전했다 해도 고급형 시장 위주인 것도 그런 이유에서입니다.

인텔 750은 고성능 PCI-E SSD의 대표적인 제품입니다.

그래픽카드와 비슷하게 PCI-E SSD의 규격은 길이, 너비, 높이에 따라서 다양한 규격이 있습니다. 가장 많이 보이는 PCI-E 스토리지는 HHHL 규격으로 하프 사이즈에 길이는 167mm입니다.

PCI-E 슬롯의 스토리지는 처음에 PCI-E 2.0 x2로 시작해서 PCI-E 3.0 x4로 발전했습니다. 속도도 32Gbps로 늘었지요. 이 정도면 앞으로 상당 시간 동안 스토리지로 쓰기엔 충분할 것입니다. 또 초기 PCI-E 스토리지에 존재하던 부팅이 안되는 문제도 지금은 다 해결이 됐지요. 지금 PCI-E 스토리지는 값비싼 플래그쉽 SSD에서 널리 쓰이고 있습니다.

SATA Express

M.2가 mSATA의 문제를 해결했다면 SATA 6Gbps의 문제를 해결한 건 무엇일까요? 6Gbps까지 나온 후 SATA 포트는 계속해서 속도를 높이기가 매우 어려워졌습니다. SAS는 속도를 12Gbps로 높이긴 했지만 엔터프라이즈 시장을 위한 제품이고 포트 규격에 상당한 차이가 있습니다. 그리고 SAS는 제조 원가가 상대적으로 비싼지라 컨슈머 시장엔 맞지 않지요. 그래서 sATA-IO에서 내놓은 솔루션이 SATA Express, 줄여서 SATA-E입니다.

SATA-E는 100 시리즈 칩셋 메인보드에 대부분 들어갑니다.

대역폭을 높이기 위해 SATA-E는 기존의 SATA 레인을 포기하고 PCI-E 레인을 사용했습니다. 여기서 고른 건 PCI-E x2 레인입니다. 구체적으론 PCI-E 2.0 x2와 PCI-E 3.0 x2의 두가지가 있으며, 여기서 나오는 대역폭도 10Gbps와 16Gbps의 두가지가 존재하는 셈입니다. 처음에는 10Gbps가 많았지만 지금 나오는 메인보드는 16Gbps의 SATA-E로 대체해 나가고 있습니다. 이건 100 시리즈 칩셋의 데이터 처리 능력이 크게 오른 덕분이기도 하지요.

PCI-E 2.0이건 PCI-E 3.0이건 데이터 전송 속도는 SATA의 6Gbps에 비해 크게 늘어났습니다. 데이터 전송에 더 이상 병목 현상이 생기지 않지요.

SATA-E는 2개의 SATA 포트를 묶어서 구성됩니다.

SATA-E의 물리 포트는 SATA 6Gbps 포트를 개조해서 만든 것입니다. 이 점은 SAS 포트랑 비슷하지요. SATA-E는 2개의 SATA 6gbps 포트에 1개의 4핀 미니 SATA 포트를 더해서 구성됩니다. 미니 포트는 PCI-E에만 연결되는 케이블이며 하위 호환을 유지할 수 있게 만들었는데요. 이 덕분에 현재 SATA E 스토리지의 수가 그리 많아도, 낭비를 최소화할 수가 있었습다. SATA E는 최소 2개의 SATA 6Gbps 포트를 준비해야 하니 SATA-E로 안 쓰면 SATA 6Gbps 두개로 쓰면 되거든요.

SATA-E 케이블

SATA-E는 나온지 2개가 됐지만 아직까지 이를 쓰는 제품은 그리 많지 않습니다. 이것의 가장 두드러지는 장점은 SATA 6Gbps와 하위 호환이 된다는 점이네요.

U.2/SFF-8639

SATA-E가 SATA 6Gbps를 그리 성공적으로 대체하지 못한 상황에서 또 다른 선택이 나왔습니다. 그건 바로 U.2입니다. 처음엔 SFF-8639라 불렸는데 작년 컴퓨텍스에서 U.2란 이름으로 바뀌었습니다. 지금 유행하는 M.2에 이름을 맞췄다고 볼 수도 있겠는데요.

U.2는 SATA-E와 기본적인 발상은 비슷합니다. 모두 기존의 물리 포트를 사용하지요. 다만 대역폭은 더 빠릅니다. PCI-E x2를 PCI-E 3.0 x4로 바꿨고 NVMe를 비롯한 새로운 특징을 지원합니다. 이것은 SATA-E에 없는 기능들이지요. U.2야말로 SATA-E의 완전체라 할 수 있을 겁니다.

U.2의 스펙

U.2 디바이스는 SATA와 SAS의 특징을 모두 합쳤습니다. 중간의 핀은 SATA 포트에서 쓰이지 않는 것이며 L자형 커넥터 디자인을 보류해 SATA, SAS, SATA-E 규격에 모두 호환되도록 했습니다. 메인보드에 미니 SAS(SFF-8643) 포트가 있고 디바이스에 U.2 케이블과 SATA 전원을 연결하면 U.2 스토리지를 연결 가능합니다.

메인보드의 U.2 포트

U.2 포트를 쓰는 인텔 750 SSD와 U.2 케이블

U.2 포트의 장점은 많습니다. 32Gbps의 대역폭을 내고 NVMe 프로토콜을 지원하며 전원 공급 성능도 높였습니다. 이는 모두 SSD 성능을 높이는 데 도움이 되지요. 다만 U.2가 상당히 새로운 규격이다보니 아직가지는 많은 메인보드에서 U.2 포트를 볼 수 없습니다. 또 U.2 SSD도 아직까지는 인텔 750 시리즈 외에는 찾기 힘들지요.

U.2 변환 카드를 사용하면 U.2 스토리지를 M.2 스토리지처럼 사용 가능합니다.

만약 일반 메인보드에서 U.2 스토리지를 쓰고 싶다면 위 사진에 나온 변환 카드를 쓰면 됩니다. ASUS, MSI, 애즈락 같은 제조사에서 이 액세서리를 내놓았지요. 단점이라면 M.2의 대역폭 한계인 32Gbps까지만 쓸 수 있다는 점. 아직까지는 그 정도만 되도 성능은 충분할 것 같지만요.

정리

한줄 요약해 봅시다. SATA 6Gbps는 아직까지 많이 쓰이지만 스펙이 많이 뒤떨어졌습니다. 그래서 꽤 오랬동안 주류 인터페이스로 남아 있긴 해도 고성능 제품에선 맞진 않을 겁니다.

mSATA는 이제 도태된 규격입니다. M.2는 여러 부분에서 다양하게 쓰이고 있지요. PCI-E는 좋긴 한데 비쌉니다. SATA-E는 애매합니다. 이걸 쓰는 스토리지가 나와 줘야 뭐가 될텐데 말인데요.

U.2는 아직까진 가장 좋은 기술이나 보급되기까지 많은 시간이 걸릴 듯 합니다. 또 M.2만 해도 성능이 꽤 괜찮은 편이기에 당분간은 U.2로 무리하게 넘어갈 필요는 없지요.

소스: http://www.expreview.com/44982.html