한때 산업 및 군사용 PC를 위한 틈새 기술로 여겨졌던 솔리드 스테이트 디스크(SSD)가 주류로 부상하고 있다. 기본적으로 SDD가 갖는 성능 및 전력 효율, 견고성, 가벼운 무게 및 컴팩트한 사이즈에 기인하지만 최근에는 기술 및 시장의 발달 등 다른 발전 요인들이 가세하기 때문이다.
낸드플래시 메모리 칩 기술에 기반한 SSD는 움직이는 부품이 없어 하드디스크 드라이브보다 훨씬 빠르고 기계적 결함 발생의 가능성도 적다. 단점으로 지적되던 가격 또한 업계의 앞다툰 투자와 개발로 인해 빠르게 낮아지고 있다.
한 예로 인텔을 들 수 있다. 인텔은 올해 초부터MP3, 휴대폰 및 기타 플래시 메모리 관련 기기들의 소비 감소로 인해 최근 어려움을 겪고 있는 플래시 메모리 사업을 개량화하기 위해 노력하고 있는데, 그 중 대표적인 것이 기업용 데이터센터용 고밀도 낸드플래시 칩의 도입을 가속화하는 것이다
이제 문제는 SSD가 주류가 될 것이냐 아니냐가 아니다. 그 시기가 언제가 될 것이냐는 점이다. 그리고 SDD가 가장 빠르게 도입될 것으로 관측되는 두 부문이 있는데, 바로 노트북과 기업용 저장장치 분야가 그것이다.
IDC에 따르면 노트북, 그 중에서도 주로 초미니 사이즈의 노트북과 기업용 스토리지 시장의 활황에 힘입어 2007년에서 2012년까지의 SDD 단위 선적량이 76% 증가할 전망이다. 같은 시기 수익은 70%의 연평균 성장률(CAGR)을 보여, 2012년에는500억 달러를 초과할 것으로 관측된다. 또 노트북 시장의 SSD의 기가바이트당 가격은 2007년에서 2012년 사이의 기간 동안 44% 하락할 것으로 예상된다.
노트북 분야는 이미 전쟁 중
현재 도시바, 삼성 및 마이크론 같은 회사들이 만든 SSD는 이미 IBM/레노보, 애플, HP, 델 및 도시바 등의 노트북들에 탑재돼 판매되고 있다.
아이서플라이의 애널리스트 크리시나 챈더는 2008년이 소매업자들과 소비자들, 그리고 제조업체들이 SSD의 출발을 주시하게 될 도입기가 될 것이며, 2011년에서 2012년이 되면SSD 노트북이 주류를 이룰 것으로 전망했다. 그는 “2011년에는 SSD가 전체 노트북 시장의 27%, 2012년에는 35%를 차지할 것”이라고 예상했다.
노트북 시장에서 SDD 열풍을 이끄는 두 가지 동인은 용량과 가격이다. 현재, 노트북에서 사용 가능한 평균 용량은 64GB 내외이다. 하지만, 주요 낸드플래시 메모리 제조업체들은 이미 대용량으로 옮겨가고 있다.
도시바는 128GB SSD 기반의 2,999 달러짜리 노트북의 출하를 개시했고, 삼성은 3분기까지 128GB SSD를 하드웨어 제조업체들에 납품하기로 약속한 상태이다. 삼성은 또 2009년에 256GB SSD를 공개할 예정이라고 최근 밝혔다.
인텔도 마이크론과의 합작으로 생산한 32GB 플래시 칩을 발표하며 2008년 하반기에 본격 출시할 예정이라고 밝혔다. 인텔은 또 80GB에서 160GB 사이 범위의SDD 칩 생산으로 빠르게 전환할 계획을 세워두고 있다고 아스 테크니카의 수석 에디터 존 스톡스는 보도한 바 있다.
챈더는 현재 용량으로는 대다수 사용자들이 SSD 도입하기 어렵겠지만, 가벼운 무게와 긴 배터리 사용시간을 선호하는 사용자들에게는 현재도 충분히 매력적이라고 강조했다.
그는 100GB급 노트북으로의 전환이 이루어졌을 때에나 메인스트림 시장의 변화가 시작될 것이며, 2011년에는 평균 용량이 200GB, 2012년에는 평균 350GB로 증가할 것으로 예상했다
챈더는 이어 "소비전력의 감소가 가장 큰 매력 포인트,"라며, "즉각적인 로그온과 긴 배터리 사용시간도 장점"이라고 덧붙였다. 챈더는 일반적으로 SSD는 움직이는 부속이 없어 컴퓨터 로그온이 거의 즉각적으로 이루어지므로, 데이터 읽기 모드로의 돌입이 매우 빠르다고 설명했다.
하드디스크의 경우 필요한 데이터를 가져오기에 앞서 먼저 안정적인 분당 회전속도에 도달해야 하며, 결과적으로 시간 지연을 수반하게 된다.
챈더는 또 기존의 노트북 하드 드라이브가 2W를 필요로 하는 데 반해 SDD의 경우 1W미만의 전압도 충분하다며, SSD는 배터리 사용시간을 15분 내지 30분 정도 연장시킨다고 설명했다.
SDD는 이 밖에도 "낙하 충격"이라고 불리는 충격에도 강하다. 기계적 기술이 아닌 덕분에 고장 나거나 하는 일 없기 때문이다.
온라인 스토리지 관련 매체인 스토리지서치닷컴의 편집자 쏠트 케레케스는 초소형 경량 노트북 시장이SSD의 주요 시장이 될 것으로 내다봤다. 특히 그는 노트북의 성능을 가속화하는 데 있어 하드 드라이브를 고수하며 CPU 속도를 늘리는 것보다 SSD가 더 효율적일 수 있기 때문에 그렇다고 강조했다.
그가 기사를 통해, " SSD는 가벼운 무게와 긴 배터리 사용시간이라는 장점을 통해 데스크톱급의 성능을 구현하게 해준다. 빠른 속도가 곧 높은 전원 소모와 팬 등을 의미하게 되는 마이크로프로세서 기술로는 불가능한 것”이라고 말했다.
그는 또, "설계가 잘 된 노트북의 경우 SDD를 잘 활용하면 전체적으로 세 배에서 다섯 배까지 빠른 속도의 하드드라이브를 이용하는 것과 같은 성능을 제공할 수 있다”고 덧붙였다.
IDC 애널리스트 제프 자누코위츠도 가까운 미래 SSD의 최대 시장은 HP의 미니노트 PC (4GB SSD)나 아수스 Eee PC(최대 40GB SSD) 같은 1.7kg 이내, 1,000 달러 이하의 소형 노트북들이 될 것이라는 데 동의했다. 소비자들 사이의 경량 노트북 도입 확대는 금년 말 경 시작될 것으로 그는 전망하고 있다.
문제는 역시 가격
그러나 비싼 가격은 기존의 노트북 구매자들에게 있어 큰 장애물이다. 현재 하드드라이브의 기가바이트당 가격은 약 0.38달러인데 비해 SSD의 가격은 기가바이트당 약 3.45달러라고 챈더는 지적하며, “대다수 소비자들은 32GB 또는 64GB SSD를 사느니 400~500달러 저렴한 160GB급 노트북을 사는 게 낮다고 생각할 것"이라고 말했다.
챈더는 그러나 SSD의 가격이 2011년에는 기가바이트당 73센트 수준으로, 2012년에는 31센트 정도로 떨어질 것으로 예상하며, 하드드라이브 가격도 같은 기간 동안 꾸준히 내려가고 용량은 계속 늘어나겠지만2012년에서 2015년 정도면 성능상의 이점이 가격차이를 충분히 상쇄할 수 있는 수준에 이를 것이라고 내다봤다.
챈더는 또, 하드드라이브는 반도체 기반이 아닌 기계적 장치인 탓에 궁극적으로는 40달러에서 50달러선의 고정된 가격을 유지해야만 하기 때문에, 2016년에는 SSD와 HDD가 비슷한 가격에 도달하는 것도 가능하다고 말했다.
기술적 발전도 지속
인텔이나 도시바, 삼성, 샌디스크 등의 SSD 제조업체들이 가격 인하를 위해 사용하는 주된 방법은 싱글레벨셀(SLC)에서 멀티레벨셀(MLC) 기술로 전환하는 것이다.
SLC기반의 SSD가 메모리 셀 하나 당 1비트를 저장하는 반면, MLC 드라이브는 2비트, 4비트 혹은 그 이상도 저장이 가능하다. 이것은 평방인치당 용량이 증가되기 때문으로, MLC는 같은 가격의 SLC에 비해 두 배의 용량을 제공할 수 있다.
그러나, 이 방법에는 가격뿐 아니라 성능 역시 저하된다는 문제가 있다. 가트너의 애널리스트 조 언스워쓰에 따르면 SLC는 MLC보다 약 두 배 정도 빠르다. 현재 MLC를 이용하는 도시바 노트북의 쓰기 속도는 40MB/sec, 읽기 속도는 100MB/sec로 하드디스크에 비해 현격히 빠르다고 보기는 어렵다.
MLC는 또 칩의 마모가 빨라 SSD의 안정성이 저하된다. 이를 만회하기 위해 도시바나 삼성 같은 벤더들은 소위 “마모 균일화(웨어 레벨링 ; wear leveling)”라는 알고리즘을 개발했다.
이것은 SSD 안의 컨트롤러 칩에 있는 알고리즘으로, 이를 이용해 컨트롤러가 드라이브 전체에 걸쳐 기록을 하게 함으로써 특정 부분이 너무 빨리 노화되는 것을 방지할 수 있다.
챈드는 "지금은 MLC의 초기 단계라고 할 수 있지만 시간이 지남에 따라 MLC의 효용성과 안정성이 검증될 것이다”라고 주장했다.
제조업체들은 가격대 용량 문제를 해결하기 위해 사용하는 또 하나의 방법은 낸드플래시 공정을 줄이는 것이다다. 예를 들어 인텔과 마이크론 32GB칩 같은 경우, 34나노미터 기술을 기반으로 하고 있어 웨이퍼 상의 SSD 칩의 밀도가 높아 낮은 가격을 실현할 수 있다고 챈드는 설명했다.
인텔에 따르면, 이 제품은 현재의 표준격인 1.8인치 크기에 256GB 이상의 용량을 담아낼 수 있어 보다 가격 효율적인SSD를 구현할 수 있다.
챈더는 그러나 그에 따른 단점이 수반될 것이라고 지적했다. 크기를 더 작게 하여 가격을 낮추려고 하면 할수록 설계가 더 복잡해진다는 것이다.
SSD의 성능을 향상시킬 수 있는 다른 방법도 있다. 스톡스는 개방형 낸드플래시 인터페이스(ONFI) 2.0과 호환되는 부품을 공개하는 것이 그것이라며, 이것이야말로 결정적인 방법일 것이라고 주장했다.
그에 따르면 이 플래시 기술은 읽기 및 쓰기 속도를 현저히 향상시켰으며, 기업용, 또는 모바일 기기의 SSD에서부터 애플의 아이폰 같은 소비재 제품들에 이르기까지의 모든 것들에 대한 성능 표준을 바꿀 수 있다는 것이다. 스톡스는 이어 인텔의 새SSD가 ONFI 2.0을 기반으로 하고 있어 전송률이 눈에 띄게 빨라질 것이라고 설명했다.
ONFi 워킹 그룹에 따르면, ONFI 2.0는 두 가지 기술을 이용해 데이터 버퍼에서 데이터를 전송하고 가져오는 데 드는 시간을 줄인다. 첫 번째 기술은DDR(Double Data Rate) 시그널링으로, 데이터를 클럭 시그널의 올라가고 떨어지는 모서리에서 데이터를 전송하여 데이터 전송률을 배가시킨다. DRAMS에서 흔히 쓰이는 기술이다.
두 번째는 정확하기 시그널을 포착해 보다 높은 주파수의 실현을 가능케 하는 소스 동기(source-synchronous) 클럭 기술이다.
기술 이외의 관건들
그러나 SSD가 대중화되기 위한 요건은 기술이 전부가 아니다. SSD의 이용이 증가하려면 넘어야 할 벽이 또 있다. 챈더는 유통채널의 변화, 즉 기존의 하드드라이브에서 SSD로 제품을 전환하는 과정이 필요하며, 실사용자에서는 SSD에 대한 신뢰 구축이 필요하다고 지적했다.
또 다른 요인은 SSD 사이의 성능 차이다. 세계적인 벤치마킹 조직인 TPC(Transaction Processing Performance Council)가 시행한 일련의 실험 결과에 따르면, 다양한 SSD간의 기록 전송률은 26MB/sec에서 113MB/sec, 읽기 전송률은 49MB/sec에서 142MB/sec까지 차이가 있었다.
케레케스는 "대부분의 SSD 노트북들의 성능은 그다지 양호한 수준이 아니다. 이 때문에 많은 이용자들이 SSD에 대한 신뢰감이 저하될 수도 있다”라고 전했다.
경기 역시 SSD의 부상에 영향을 끼칠 전망이다. 특히 초경량급 노트북 시장의 경우, 승자와 패자가 갈릴 가능성이 많다고 케레케스는 지적했다.
지금의 불황의 2000년 초의 경기침체와 유사하다고 가정했을 때, 케레케스는 평범한 성능을 제공하는 제품들, 즉, 하드 드라이브 노트북과 별만 차이 없는 성능의 제품들이 패자가 될 것이라고 내다봤다.
그는 블로그에서 “노트북용 SSD 가격이 떨어지면 해당 제품을 만드는 약 25군데의 제조업체들 대부분은 시장점유율 확보를 위해 노력하거나 기존 시장에의 투자를 만회하고자 할 것이다” 라고 분석했다.
한편, 승자는 하드 드라이브보다 현저히 빨라진 성능을 제공하는 제품들이 될 것이다. 케레케스는 “더 빠른 속도를 제공하는 제품들에는 언제나 시장이 존재한다. 경기가 불황이어도 그렇다”라고 기술했다.
동시에, 경기 침체는 신규 노트북 판매도 저하하게 될 것이다. 그렇게 되면 IDC가 예견하는 것과 같이 일부 제품들이 빠른 속도로 시장에 침투하는 것은 가능성이 적어지게 된다.
기업용 데이터시장은?
플래시 메모리 기반의 SSD는 기업용 데이터센터 시장 진입도 모색 중이다. 기업용 데이터 센터 시장에서는 SSD의 성능과 낮은 전력소모가 매력으로 다가올 수 있다.
데이터 센터 시장에서 SSD가 극복해야 할 주요 과제는 안정성, 가격, 그리고 사용자 수용성 등이다.
챈더는 “기업용 데이터센터 시장은 여전히 검증되지 않은 시장이다”라며, “IT 책임자들은 회사의 업무에 절대적으로 민감한 데이터를 가지고 있다. 좀더 확실한 보장이 이뤄지기 전까지는 SSD로 전환하려하지 않을 것”이라고 말했다.
그러나 이미 적용된 사례도 있다. EMC의 경우, SSD가 자사의 Symmetrix DMX-4 어레이의 고성능"tier zero"로서 자리매김하고 있다고 밝혔다.
EMC 측는 광채널과 같은 수준의 안정성과 신뢰도, 그리고 SSD의 속도와 I/O 용량의 이점을 활용한 데이터센터의 역량 확보를 위해 방대한 투자를 진행하고 있다고 강조했다.
이에 따라 2010년이 되면 SSD 가격이 최첨단 광채널 드라이브와 같아질 것으로 EMC 측은 내다보고 있다.
썬마이크로시스템즈도 올해 하반기에 서버 및 저장장치 등에 .5인치 및 3.5인치 SSD를 탑재할 계획을 공개한 바 있다. 썬마이크로시스템즈는 SSD 때문에ZFS 운영체제를 일부 수정하기도 할 정도로 적극적이다.
스톡스는 이와 관련 썬마이크로시스템즈의 경우, 플래시 매모리의 역할은 일종의 고속 캐시라며, SSD 기반의 디스크 캐시를 종전의 드라이브들과 결합시킴으로써 전력소비는 낮추는 동시에 성능 향상을 꾀하고 있다고 설명했다.
썬마이크로시스템즈는 자체적으로 향후 6~9개월 간 성능집약적인 부문에서는 SSD가 신속히 도입될 것으로 확신하고 있다.
자누코위츠도 "지금도 이러한 전환이 진행되고 있다”라며, “이러한 추세는 SSD 시스템이 보다 폭넓게 수용되어 감에 따라 2009년, 혹은 2010년경까지 계속될 것”이라고 내다봤다.
하지만, 챈더는, 기업용 수준의 SSD가 아직 시기상조인 측면이 있다고 주장했다. 그는 “벤더들의 생산 능력은 충분하겠지만, 그걸 사게 될 박스 벤더들과 IT 담당자들이 하드디스크를 SSD로 대체하는 것에 대해 거부감이 없는 지를 먼저 고려해야 할 것”이라고 말했다.
그는 이어 SSD 제조업체들이 5년의 품질 보증 기간을 내세우고 있는데 이 기간의 절반만이라도 문제 없이 작동하면 “입소문이 시장의 랠리를 이끌게 될 것”이라며, “한 2년 반 정도는 더 있어야 할 것이다”라고 전망했다.
기업용 데이터 시장에서 SSD의 도입에 도움을 주는 무시할 수 없는 요소는 에너지 절약이다. 기업들이 특정 수준의 I/O 성능을 달성하기 위한 목적으로 스토리지를 초과 할당한 데이터 센터에서 특히 그렇다.
자누코위츠는 "하드드라이브 10개를 SSD 하나로 바꿔도 동일한 I/O 성능을 누릴 수 있다”라며, “SSD의 조기 도입을 돕는 요소”라고 말했다. EMC는 실제로 1TB 어레이SSD가 하드드라이브에 비해 전력소비가 38% 낮다는 자료를 공개하기도 했다.
스톡스는 낸드플래시의 대량생산과 이에 따른 가격 하락도 기업용 SSD의 도입을 가속화하는 요인이 될 것이라고 말했다.
그는 “급증하는 데이터센터 전력 예산과 네트워크로 연결된 저장 잠재력은 이미 데이터센터에서의 SSD의 효용을 입증한 바 있다. 한 발 더 나아가 SSD의 가격 하락과 ONFI 2.0 스펙이 SSD 시장 규모 확대에 기여하게 될 것”이라고 말했다.
스토리지모조 블로그를 운영하는 데이터 모빌리티 그룹의 애널리스트인 로빈 해리스는 SSD가 광채널 드라이브 정도로 저렴해질 필요도 없다고 말했다.
그는 블로그에서 "대부분의 경우에 있어 가격 차가 30% 이내만 되어도 무방할 것이다”라고 주장하며, “성능의 이점이 그 정도는 상쇄하고도 남는다”라고 덧붙였다.
이와 관련 케레케스는 SSD가 다소 복잡한 스토리지 기준을 만들어낼 것이라는 견해를 제시했다. 다른 말로 하자면, 이용자들은 바이트당 가격을 보기보다는 궁극적으로 이 기술이 갖는 다른 가치들을 고려하게 될 것이라는 것이다.
그는 이러한 기계적인 비교는 마치 자동차와 자전거, 혹은PC와 타자기를 비교하는 것과도 같다고 지적하며, “SSD는 전통적인 가격대 용량비라는 기준을 허물고 있다”라고 말했다.
그는 “SSD는 용량당 가격이라는 낡은 잣대에 집착하는 애널리스트들이 예견하는 것보다 훨씬 전부터 여러 시장에 스며들어 가고 있다. 장기적으로 봤을 때 SSD 시장은 지금의 HDD 시장보다 훨씬 더 큰 기회와 수익을 가져다 줄 것”이라고 강조했다.