삼성전자가 미국 산타클라라에서 진행되고 있는 ‘플래시 메모리 서밋 2017(Flash Memory Summit)’을 통해 셀 하나에 4비트의 정보를 담을 수 있는 쿼드레벨셀(QLC) 3D 낸드플래시(V낸드)를 선보였다.

직전 도시바가 64단 3D 낸드(BiCS3)에서 QLC를 적용한 제품을 공개한 바 있고 인텔, 마이크론도 관련 제품의 연구개발(R&D)을 진행중이어서 내년부터 본격적인 경쟁이 시작될 것으로 전망된다.

10일 업계에 따르면 삼성전자는 QLC 기반 V낸드를 바탕으로 1테라비트(Tb) 칩을 32개 적층시켜 2.5인치 솔리드스테이트드라이브(SSD)에 128테라바이트(TB) 용량 구현에 성공했다. 제품 이름은 QL-SSD로 명명했다. 삼성전자가 낸드플래시 시장점유율 1위이고 경쟁사가 앞 다퉈 QLC를 적용하겠다고 밝혀서 트리플레벨셀(TLC·3비트)과 함께 주력 제품으로 부각할 전망이다.

낸드플래시는 최소 단위인 셀에 몇 비트의 데이터를 저장하느냐에 따라 싱글레벨셀(SLC·1비트), 멀티레벨셀(MLC·2비트), TLC, QLC로 분류한다. 비트 수가 늘어날수록 같은 공정에서 더 많은 용량을 집적할 수 있지만 읽고 쓰기와 같은 성능은 물론 안정성이 떨어진다는 문제점이 나타난다.

이는 플로팅게이트(FG)에 전자를 담아둘 때 어떤 상태인지 구분하는 경우의 수가 많고 전압의 세기를 촘촘하게 조절해야 하는 등 복잡성이 늘어나기 때문이다. TLC부터 오류 확인&수정(Error Check&Correct, ECC) 코드가 들어가는 이유다. 용량은 비트 수가 늘어날수록 증가한다. 따라서 같은 공정이라면 성능은 ‘SLC>MLC>TLC>QLC’, 용량은 ‘QLC>TLC>MLC>SLC’라고 보면 된다.

삼성전자는 QL-SSD에 V-슈어플러스(SURE+) 기술을 도입했다. V-슈어+는 3D 낸드의 적층 안정성 강화를 위한 ‘V낸드 스테이트 스태빌라이저’, 정교한 컨트롤러 기술로 구현한 ‘익스트림 ECC’, 중복되는 데이터를 하나로 묶어 데이터 전송속도를 높인 ‘S레이드’로 이루어져 있다. 48단 V낸드 TLC가 그랬던 것처럼 64단 혹은 96단 V낸드 QLC는 원가경쟁력 확보에 있어 중요한 키포인트가 될 전망이다.

삼성전자를 비롯해 각 낸드플래시 업체가 QLC를 도입한 이유는 단위면적당 용량을 늘리기 위해서다. 최근 4차 산업혁명 선제투자 성격으로 같은 데이터센터에서 서버의 수 보다는 서버 1대에 탑재되는 메모리반도체 용량을 높이려는 추세를 적극적으로 반영한 셈이다.

당초 업계에서는 TLC가 2014년 대규모로 도입됐을 때 안정성에 의구심을 가졌으나 올플래시 스토리지 등 기업용 시장에서 성과가 나타나면서 MLC를 밀어낸 상태다. QLC도 초기에는 소비자용 제품인 클라이언트 SSD에 도입되고 이후에 엔터프라이즈 SSD로 전파될 것으로 보인다.

<이수환 기자>shulee@ddaily.co.kr