2TB SSD, 테라바이트라는 단위는 익숙하지만, 그 안에 14조 개가 넘는 스위치가 들어있다는 사실은 믿기 어렵습니다.

정말 손톱만 한 SSD 안에 그렇게 많은 스위치가 존재하는 걸까요?

전문가들의 의견과 최신 기술 정보를 바탕으로 SSD의 놀라운 세계를 파헤쳐 보겠습니다.

 

SSD의 기본 원리: 트랜지스터와 전하 저장

SSD(Solid State Drive)는 플래시 메모리를 사용하여 데이터를 저장합니다.

플래시 메모리의 기본 단위는 트랜지스터(transistor)인데요.

트랜지스터는 전기 신호를 증폭하거나 스위칭하는 반도체 소자입니다.

SSD에서는 트랜지스터를 스위치처럼 사용하여 데이터를 저장합니다.

과거에는 트랜지스터 하나에 1비트(bit)의 데이터를 저장했지만, 기술이 발전하면서 지금은 트랜지스터 하나에 여러 비트를 저장할 수 있게 되었습니다.

 

마법의 상자: MLC, TLC, QLC

• MLC (Multi-Level Cell): 트랜지스터 하나에 2비트의 데이터를 저장하는 기술입니다.  전압 레벨을 구분하여 00, 01, 10, 11 네 가지 상태를 표현합니다.

 

• TLC (Triple-Level Cell): 트랜지스터 하나에 3비트의 데이터를 저장합니다.  8가지 전압 레벨을 사용하여 000부터 111까지 표현합니다.

 

• QLC (Quad-Level Cell): 트랜지스터 하나에 4비트의 데이터를 저장합니다.  16가지 전압 레벨을 사용하여 0000부터 1111까지 표현합니다.

 

이처럼 트랜지스터 하나에 여러 비트를 저장하는 기술 덕분에 SSD의 저장 용량은 크게 증가했습니다.

하지만 여러 단계의 전압 레벨을 구분해야 하기 때문에, 데이터 읽기/쓰기 속도가 느려지고 수명이 줄어드는 단점도 있습니다.

 

SSD 작동 방식: 전하 트랩과 컨트롤러

SSD는 전하 트랩(charge trap)이라는 기술을 사용하여 데이터를 저장합니다.

전하 트랩은 마치 물통처럼 전하를 담아두는 역할을 합니다.

물통에 물이 가득 차면 1, 비어 있으면 0을 나타내는 방식입니다.

SSD에는 수십억 개의 전하 트랩이 있으며, 트랜지스터는 이러한 전하 트랩을 제어하는 역할을 합니다.

즉, 트랜지스터는 어떤 물통에 접근할지, 물통의 물을 측정할지(읽기), 또는 물통에 물을 채울지(쓰기)를 결정합니다.

최신 SSD는 물통의 물 높이를 여러 단계로 조절하여, 하나의 물통에 여러 비트의 데이터를 저장할 수 있습니다.

 

SSD의 놀라운 기술: 3D 낸드 플래시

최신 SSD는 3D 낸드 플래시(3D NAND flash) 기술을 사용하여 저장 용량을 극대화합니다.

낸드 플래시 메모리 칩을 수직으로 쌓아 올려, 마치 고층 건물처럼 많은 층의 메모리 셀을 구성하는 방식입니다.

Micron 6500 SSD는 200개 이상의 층으로 구성되어 있으며, SLC 방식을 사용하여 속도와 안정성을 높였습니다.

이처럼 SSD는 첨단 기술의 집약체라고 할 수 있습니다.

 

SSD, 마법이 아닌 과학입니다

SSD의 작동 원리를 이해하면, 14조 개의 스위치라는 표현이 완전히 정확하지는 않다는 것을 알 수 있습니다.

트랜지스터 하나에 여러 비트를 저장하는 MLC, TLC, QLC 기술과 3D 낸드 플래시 기술 덕분에 SSD는 작은 크기에도 엄청난 용량의 데이터를 저장할 수 있게 되었습니다.

SSD는 마법이 아닌 과학의 산물입니다.

복잡한 회로 설계와 정교한 제조 공정, 그리고 끊임없는 기술 혁신이 만들어낸 놀라운 결과입니다.