솔리드 스테이트 드라이브

3. 구조 및 기능

SSD는 HDD와 달리 자기 디스크 대신 반도체 메모리를 사용하여 데이터를 저장하는 장치이다. 주로 낸드 플래시와 같은 비휘발성 메모리를 사용하지만, DRAM과 같은 휘발성 메모리를 사용하는 경우도 있다. SSD의 핵심 구성 요소는 데이터를 실제로 저장하는 플래시 메모리, 데이터 입출력을 제어하고 SSD의 전반적인 작동을 관리하는 컨트롤러, 그리고 처리 속도를 높이기 위한 캐시 메모리이다.

SSD는 HDD처럼 데이터를 읽고 쓰기 위해 디스크를 회전시키거나 헤드를 움직일 필요 없이, 모든 데이터 접근이 전자적으로 이루어진다. 이러한 구조적 차이 덕분에 SSD는 HDD에 비해 훨씬 빠른 데이터 전송 속도와 짧은 탐색 시간(Access time)을 가지며, 기계적 충격에도 강한 내구성을 보인다.^[19] 또한, 작동 소음이 거의 없고 전력 소비도 상대적으로 적다는 장점이 있다.^[34][36]

SSD는 빠른 속도와 안정성을 바탕으로 PC의 운영 체제 부팅 시간을 단축하고 프로그램 실행 속도를 향상시키는 데 크게 기여하며, 데이터 센터의 서버^[223], 게임 콘솔(PlayStation 5 등), 차량 내비게이션^[224] 등 다양한 분야에서 HDD를 대체하며 사용 영역을 넓혀가고 있다.

3. 1. 컨트롤러

• 불량 블록 관리 및 매핑
• 읽기 및 쓰기 캐싱
• 암호화
• 크립토-슈레딩
• 오류 감지 및 수정 (ECC), 예를 들어 BCH 코드 사용^[54]
• 가비지 컬렉션
• 읽기 스크러빙 및 읽기 방해(Read disturb) 관리^[225]
• 웨어 레벨링

• 인텔 SSD 320 시리즈의 초기 펌웨어 버전("0362" 제외)에서는 갑작스러운 전원 차단 후 드라이브 용량이 운영체제에서 8MB로만 인식되어 데이터 접근이 불가능해지는 문제가 보고되었다. 이는 속칭 "8MB 병"으로 불린다.
• 크루셜(Crucial) m4 및 C300 시리즈의 초기 펌웨어에서는 SATA의 LPM(Link Power Management) 기능 활성화 시 SSD가 응답하지 않는 문제가 있었다. 이는 "LPM 문제"로 알려졌으며, 펌웨어 업데이트나 호스트 설정 변경으로 해결되었다.
• 크루셜 C300 시리즈의 초기 펌웨어("0006")에서는 Windows 7 등 TRIM 명령이 활성화된 환경에서 플래시 메모리 소모가 비정상적으로 빨라지는 버그가 보고되었다.
• 크루셜 m4 시리즈의 초기 펌웨어("0009" 이전)에서는 누적 사용 시간이 5184시간 이상이 되면 SSD가 응답을 멈추는 버그가 발견되었다. 이는 "5184시간 문제"로 불린다.

3. 2. 플래시 메모리

3. 2. 1. SLC, MLC, TLC, QLC

• SLC: 셀 하나에 1비트의 데이터를 저장한다. 속도가 가장 빠르고 쓰기/지우기 가능 횟수가 약 10만 회에 달해 내구성이 뛰어나다. 하지만 제조 단가가 매우 높아 주로 높은 신뢰성이 요구되는 서버^[229][230]나 산업용 임베디드 시스템 등 특수 용도로 사용된다.
• MLC: 셀 하나에 2비트를 저장한다. SLC보다 속도와 내구성은 낮지만(약 1만 회), 용량 대비 가격이 저렴하여 초기 SSD 대중화를 이끌었다. 2013년 기준으로 보급형 드라이브에 주로 사용되었으며^[286][287], 비교적 높은 안정성과 내구성을 바탕으로 오래 사용하거나 중요한 데이터를 안전하게 보관하려는 사용자들에게 선호되기도 한다.
• TLC: 셀 하나에 3비트를 저장한다. MLC보다 속도와 내구성은 더 낮지만(약 1천 회), 가격 경쟁력이 높아 현재 가장 널리 사용되는 방식이다. 초기에는 성능과 안정성에 대한 우려가 있었으나, 기술 발달로 성능이 크게 향상되었다. 예를 들어, 키오시아와 같은 제조사는 3D 낸드 기술과 SLC 쓰기 캐시 기술 등을 적용하여 TLC의 성능과 내구성을 보완하고 있다.
• QLC: 셀 하나에 4비트를 저장한다. 저장 밀도가 가장 높아 대용량 SSD를 저렴하게 구현할 수 있지만, 속도와 내구성(약 100회)은 가장 낮다. 주로 읽기 작업 위주로 사용하거나 대용량 데이터 보관이 필요한 경우에 적합하다.

3. 3. 캐시 메모리

3. 4. 인터페이스

이 외에도 기업용 시스템에서는 높은 데이터 전송 속도를 제공하는 파이버 채널 인터페이스(최신 버전 최대 128 Gbit/s)가 사용되기도 한다. 과거에는 병렬 ATA (PATA, 최대 1064 Mbit/s)나 병렬 SCSI (최대 2560 Mbit/s) 인터페이스를 사용하는 SSD도 있었으나, 데이터 전송 속도가 더 빠르고 안정적인 SATA나 SAS 인터페이스로 대체되었다.^[90][91][92] 마지막 병렬 SCSI 기반 SSD는 2004년에 출시되었다.^[92]

물리적인 연결 방식 외에도, 운영 체제가 SSD와 통신하는 데 사용하는 명령어 집합을 정의하는 논리 인터페이스도 중요하다. 대표적인 논리 인터페이스는 다음과 같다.

• 고급 호스트 컨트롤러 인터페이스 (AHCI): 원래 HDD를 위해 설계된 방식으로, SATA 인터페이스를 사용하는 SSD에서 흔히 쓰인다. 하지만 SSD의 성능을 완전히 끌어내기에는 비효율적인 측면이 있다.
• NVM Express (NVMe): SSD를 위해 특별히 개발된 최신 방식으로, SSD 내부의 여러 낸드 플래시 칩이 동시에 작동하는 병렬 처리 능력을 최대한 활용한다. AHCI 방식보다 데이터를 처리하는 데 걸리는 시간(지연 시간)이 훨씬 짧고, 더 많은 데이터를 동시에 처리(처리량)할 수 있다.^[93]

4. 폼 팩터

어떤 장치의 크기와 모양은 해당 장치를 만드는 데 사용되는 구성 요소의 크기와 모양에 크게 좌우된다. 기존의 HDD와 광학 드라이브는 내부의 회전하는 플래터 또는 광 디스크와 스핀들 모터를 중심으로 설계되었다. 반면 SSD는 다양한 상호 연결된 IC와 인터페이스 커넥터로 구성되므로, 그 모양은 더 이상 회전식 미디어 드라이브의 형태로 제한되지 않는다.^[3]

• '''2.5인치''': 일반적인 컴퓨터 환경에서 가장 널리 사용되는 폼 팩터이다. 주로 노트북에 사용되며, 대부분의 SATA SSD가 이 형태를 따른다. 두께는 7mm와 9.5mm가 일반적이다.^[94] 데스크톱 컴퓨터의 3.5인치 베이에는 어댑터 플레이트를 사용하여 장착할 수 있다.
• '''1.8인치''': 과거 소형 HDD를 대체하기 위해 사용되었다.
• '''인터페이스''': 초기에는 구형 PC와의 호환성을 위해 IDE 단자를 탑재한 SSD도 있었으나^[236], HDD에서 SATA 인터페이스가 주류가 되면서 SSD 역시 SATA 연결이 일반화되었다. 1.8인치 HDD 교체용으로 ZIF나 LIF 인터페이스를 지원하는 제품도 개발되었다.

• '''mSATA''': PCI Express Mini Card의 물리적 레이아웃을 사용하면서 SATA 신호를 전송하는 규격이다. 기판에 직접 실장할 수 있어 공간 절약이 필요한 소형 PC나 노트북에 주로 사용되었다. 인텔 스마트 응답 기술(ISRT)에서 HDD 캐시 용도로 사용되거나, 단일 SSD로 사용될 수 있다.
• '''M.2''': 이전에는 NGFF(Next Generation Form Factor)로 불렸으며, mSATA보다 발전된 폼 팩터이다. 카드 공간 활용을 극대화하고 크기를 최소화하도록 설계되었다. M.2 표준은 SATA와 PCI Express 인터페이스를 모두 지원하여 다양한 종류의 SSD를 장착할 수 있다.^[97]

• '''PCI Express 카드''': HHHL(Half Height Half Length) 또는 AIC(Add-in Card)라고도 불린다.^{[104][105][106]} 고성능, 대용량 SSD에 사용되며, 더 많은 메모리 칩을 탑재하고 큰 방열판을 사용할 수 있다. PCIe 슬롯을 통해 데이터 전송과 전원 공급을 모두 해결한다. 직접적인 PCIe 플래시 컨트롤러^[102] 또는 PCIe 신호를 SATA 신호로 변환하는 브리지 칩을 사용할 수 있다.^[103] M.2 등 다른 폼 팩터의 SSD를 PCIe 카드로 변환하는 어댑터 보드도 존재한다.
• '''U.2''': 주로 엔터프라이즈 환경에서 사용되는 2.5인치 폼 팩터 기반의 인터페이스 규격이다. NVMe 프로토콜을 지원하여 높은 성능을 제공한다.
• '''랙 마운트 시스템''': DRAM 기반 SSD 솔루션 중 일부는 랙 마운트 시스템에 장착되도록 설계된 박스 형태를 사용한다. 많은 수의 DRAM 칩과 백업 전원 등을 수용하기 위해 기존 HDD 폼 팩터보다 더 큰 공간이 필요하다.^[98]

• '''Disk-on-a-module (DOM)''': 40/44핀 PATA 또는 SATA 인터페이스를 갖추고 마더보드에 직접 연결하여 HDD처럼 사용하는 플래시 드라이브이다. 별도의 드라이버 없이 기존 HDD를 에뮬레이션하며, 주로 임베디드 시스템이나 씬 클라이언트 등 혹독한 환경이나 작은 크기가 요구되는 곳에 사용된다. 저장 용량은 4MB에서 128GB까지 다양하다.
• '''SATADIMM''': 마더보드의 비어있는 DDR3 DIMM 슬롯을 전원 공급용으로 사용하고, 별도의 SATA 커넥터로 데이터를 전송하는 방식이다. Viking Technology에서 개발했다.^[100]
• '''SATADOM''': Innodisk 등에서 생산하며, 전원 케이블 없이 마더보드의 SATA 커넥터에 직접 장착된다.^[101]
• '''BGA 패키지''': 시스템 보드에 직접 납땜되는 형태의 SSD이다. 낮은 전력 소비와 작은 크기가 장점이며, 진동과 충격에 강하다. 주로 임베디드 시스템에 사용되며, eMMC나 eUFS 표준을 따르는 경우가 많다.^[111] M-Systems의 DiskOnChip^[107], 실리콘 스토리지 테크놀로지의 NANDrive^[108][109] 등이 대표적이다.
• '''기타 기판 형태''': 미니 PCIe, 미니-DIMM, MO-297 등 과거 메모리 모듈에 사용되던 폼 팩터도 SSD에 활용된다.^[99]

5. 성능

SSD는 기존의 HDD에 비해 훨씬 빠른 데이터 전송 속도를 제공하며, 특히 랜덤 액세스 성능이 뛰어나다. SSD의 성능을 최대한 활용하기 위해서는 AHCI(Advanced Host Controller Interface) 설정이 중요하다. AHCI는 운영체제가 SATA 연결 장치와 데이터를 효율적으로 주고받도록 제어하는 기술로, NCQ(Native Command Queuing)를 지원하여 입출력 속도를 향상시키고 데이터 병목 현상을 줄여준다. AHCI 설정은 일반적으로 컴퓨터 BIOS(CMOS) 설정 화면의 'S-ATA Configuration' 또는 'Storage Configuration' 메뉴에서 활성화할 수 있으며, 운영체제 설치 전에 설정하는 것이 권장된다. 운영체계 설치 후 AHCI를 설정하면 시스템 오류가 발생할 수 있다.

=== 속도 비교 ===

SSD는 연속 읽기/쓰기 속도 면에서 최신 HDD를 크게 앞선다.^[254] HDD는 자기 디스크 헤드의 탐색 대기 시간이나 디스크 회전 대기 시간과 같은 기계적 지연 요소로 인해 액세스 시간이 길지만, SSD는 이러한 지연이 거의 없어 특히 랜덤 액세스 처리량을 대폭 향상시킬 수 있다.

SSD의 속도는 지속적으로 발전해왔다. 예를 들어, 2009년 2분기에 출시된 도시바 SSD는 읽기 200MB/s, 쓰기 240MB/s로 당시 HDD의 약 5배 속도를 보였다. 2014년에는 SATA 3 인터페이스(6Gbps)의 대역폭 한계에 가까운 성능을 내는 제품들이 등장했다. 이후 M.2 및 NVMe 인터페이스가 도입되면서 속도는 더욱 빨라져, 2016년에는 읽기 3500MB/s, PCI Express 4.0이 등장한 2019년에는 5000MB/s, 2020년에는 7000MB/s에 달하는 제품이 출시되었다. 2018년 시점에서도 이미 읽기/쓰기 모두 2000MB/s를 넘는 NVMe SSD가 널리 사용되었다.

=== 랜덤 액세스 성능 ===

SSD의 성능을 평가할 때는 광고에서 자주 강조되는 순차 액세스 속도뿐만 아니라, 실제 사용 환경에 큰 영향을 미치는 랜덤 액세스 성능도 중요하다. 이는 벤치마크 소프트웨어([https://www.hdtune.com/ HD Tune Pro] 등)의 랜덤 액세스 쓰기(Random Access Write) 값 등을 통해 확인할 수 있다.

초기 SSD 중 일부(예: 2008년경 JMicron의 "JMF602" 컨트롤러 탑재 제품)는 작은 파일의 랜덤 쓰기 속도가 HDD보다 느린 경우도 있었다. 그러나 2009년 이후 Indilinx나 인텔 등의 컨트롤러를 탑재한 SSD는 내부에 대용량 캐시 메모리(DRAM)를 장착하여 쓰기 작업 시 발생하는 내부 지연을 효과적으로 줄임으로써 HDD보다 훨씬 빠른 랜덤 쓰기 성능을 보여주었다.

랜덤 액세스 성능의 지표로는 IOPS(Input/Output Operations Per Second)가 사용되며, 많은 제조사들이 제품 사양에 읽기 및 쓰기 IOPS 수치를 표기한다.^[258]

=== 성능 결정 요인 ===

• 불량 블록 관리
• 읽기 및 쓰기 캐싱
• 암호화
• 크립토-슈레딩
• 오류 감지 및 수정 (ECC), 예: BCH 코드^[54]
• 가비지 컬렉션
• 웨어 레벨링

6. 하드 디스크 드라이브(HDD)와의 비교

HDD는 디스크에 기록된 데이터를 읽기 위해 헤드(바늘)가 물리적으로 데이터가 기록된 위치까지 이동해야 하므로, 이 이동에 시간이 소요된다. 이를 지연 시간(latency)이라고 부르며, 이 때문에 HDD는 데이터를 요청한 후 실제로 읽기까지 약 10ms 이상의 시간이 걸리는 한계가 있다. 데이터가 디스크의 어느 위치에 기록되었는지에 따라 접근 시간도 달라진다. 또한, 자주 사용되는 연관된 데이터가 물리적으로 멀리 떨어져 기록된 경우^[290], 헤드가 계속 움직여야 하므로 시간이 더 소모된다. 이러한 기계적 구조의 한계를 극복하기 위해 다양한 방법이 시도되었으나 근본적인 해결은 어려웠다.

이에 대한 대안으로 등장한 것이 SSD이다. SSD는 모든 데이터를 플래시 메모리에 저장하여 전기 신호로 즉시 읽고 쓰기가 가능하므로, HDD와 달리 지연 시간이 거의 없다(실제로는 약 0.1ms 수준). 데이터가 파편화되어 저장된 경우에도 HDD처럼 지연 시간이 늘어나지 않는다.

이러한 작동 방식의 차이로 인해 SSD는 HDD에 비해 빠른 속도, 저소음, 높은 내구성 등의 장점을 가지지만, 높은 가격, 쓰기 횟수 제한에 따른 수명 문제, 데이터 복구의 어려움 등의 단점도 존재한다. (자세한 내용은 #장점 및 #단점 섹션 참조)

다음은 SSD와 HDD의 주요 특징을 비교한 표이다.

6. 1. 장점

• 빠른 속도: SSD는 데이터를 임의 접근(random access) 방식으로 읽고 쓰기 때문에, HDD처럼 플래터 위에서 특정 데이터 위치를 찾는 데 걸리는 탐색 시간이 거의 없다. 이로 인해 데이터 접근 속도가 HDD보다 훨씬 빠르다.^[211] 또한, HDD는 데이터 전송 속도를 높이려면 플래터 회전 속도나 헤드 이동 속도 같은 기계적 한계에 부딪히지만, SSD는 반도체 기반이므로 이러한 기계적 장벽 없이 논리적 구조 개선을 통해 비교적 쉽게 전송 속도를 높일 수 있다.^[292] 예를 들어, 2024년 기준으로 SATA 인터페이스로 연결된 SSD는 일반적인 HDD보다 약 5배 빠른 데이터 전송 속도를 보여주며,^[211] NVMe 인터페이스를 사용하는 최신 SSD는 훨씬 더 빠른 속도를 제공한다. (자세한 속도 비교는 성능 섹션 참조)

• 저전력, 저소음, 저발열: 물리적으로 회전하는 플래터나 움직이는 헤드가 없기 때문에 HDD보다 전력 소모가 적고, 작동 중 소음이 거의 발생하지 않는다. 발열 또한 상대적으로 낮다.^[211]

• 높은 안정성 및 내구성: 기계적으로 움직이는 부품이 없어 물리적인 충격이나 진동에 강하며, 기압이나 온도 변화에도 HDD보다 잘 견딘다.^[291] 이는 노트북과 같이 휴대하며 사용하는 기기에서 특히 중요한 장점이다. 또한, 기계적 고장(예: 헤드 충돌)의 위험이 없어 높은 기계적 신뢰성을 보장한다.

• 경량 및 소형화: HDD보다 무게가 가볍고^[211], 물리적인 구성 요소가 단순하여 다양한 크기와 형태로 제작하기 용이하다. 이로 인해 M.2 규격처럼 매우 작은 크기의 SSD 제작이 가능하며, 이는 노트북이나 태블릿 등 휴대용 기기의 소형화 및 경량화에 기여한다.

6. 2. 단점

• 가격: 플래시 메모리를 기반으로 하기 때문에 동일 용량의 HDD보다 가격이 비싸다. 2016년 기준으로 단위 용량당 가격이 HDD보다 4~5배가량 높았으며^[293], 저장 용량 대비 가격 부담이 크다. 특히 고용량 모델일수록 가격 차이가 두드러진다.
• 수명 및 데이터 보존:
• 쓰기 횟수 제한: 데이터를 쓰고 지우는 과정에서 플래시 메모리 셀(기록 소자)이 물리적으로 마모되므로, 쓰기 가능한 횟수에 제한이 있다.^[211] 이는 이론적으로 HDD보다 수명이 짧을 수 있음을 의미한다. 제조사들은 특정 셀에만 쓰기가 집중되지 않도록 분산시키는 웨어 레벨링(Wear leveling) 기술이나 캐시 메모리 활용, 예비 저장 공간 확보 등으로 실제 수명을 늘리고 있다.^{[211][260][261]} 하지만 쓰기 작업이 매우 빈번한 서버나 데이터베이스 환경에서는 수명이 예상보다 빠르게 단축될 수 있으므로 주의가 필요하다.
• 데이터 보존 기간: 플래시 메모리는 전원이 공급되지 않으면 시간이 지남에 따라 저장된 데이터가 점차 사라질 수 있는 특성이 있다.^[211] 특히 고온 환경에서 전원 없이 장기간 방치될 경우, 데이터 손실 속도가 빨라질 수 있으며^[224][263], 심한 경우 수 주에서 수개월 만에 데이터가 손실될 우려도 있다.^[212] 재기록 횟수 한계에 도달한 SSD를 40°C 이상의 온도에서 방치하면 데이터 증발이 더 빨리 시작될 수 있다.^[212] 따라서 아카이브와 같이 데이터를 장기간 안전하게 보존해야 하는 용도로는 적합하지 않다.^[263]
• 데이터 복구의 어려움:
• SSD는 고장 발생 시 데이터 복구가 HDD에 비해 매우 어렵거나 불가능한 경우가 많다. 이는 데이터를 저장하고 관리하는 방식이 SSD 내부에 탑재된 컨트롤러 칩의 고유한 알고리즘에 크게 의존하기 때문이다. 컨트롤러 칩이 손상되거나 해당 칩의 데이터 처리 방식을 알 수 없으면 저장된 데이터에 접근하기 어렵다. HDD는 비교적 복구 기술이 확립되어 있지만, SSD는 그렇지 않아 데이터 손실 시 치명적일 수 있다.
• 프리징 현상:
• 일부 SSD 모델에서는 사용 중 갑자기 시스템이 몇 초간 멈추는 프리징 현상이 발생할 수 있다. 이는 주로 내장된 컨트롤러 칩셋의 성능 부족이나 처리 능력의 한계, 펌웨어(하드웨어 제어 소프트웨어)의 오류, 혹은 SSD 자체의 절전 기능과 운영체제(OS)의 절전 기능 간의 충돌 등 다양한 원인으로 발생할 수 있다.^[270]
• 과거 특정 컨트롤러 칩(예: JMicron JMF602)을 사용한 초기 SSD 제품에서는 읽기와 쓰기 작업이 집중될 때 시스템이 멈추는 현상(속칭 '푸치프리')이 보고되기도 했다.^[269] 또한 특정 펌웨어 버전에서는 갑작스러운 전원 차단 후 드라이브 용량이 8MB로만 인식되는 심각한 오류("8MB 병"), 특정 조건에서 SSD가 응답을 멈추는 문제(예: Crucial m4의 "5184시간 문제") 등이 발생한 사례가 있다.
• 기타 단점:
• 쓰기 방식의 한계: SSD는 HDD처럼 기존 데이터 위에 바로 덮어쓰지 못하고, 데이터를 블록 단위로 지운 후 새로운 데이터를 써야 한다. 이 때문에 작은 파일을 무작위 위치에 쓰는(Random Write) 성능이 상대적으로 떨어지며, 읽기 속도와 쓰기 속도가 다른 비대칭적인 성능을 보인다. 제조사들은 FTL(Flash Translation Layer)이라는 기술을 통해 이를 보완하고 있다.
• 성능 저하: SSD를 오래 사용하면서 데이터 쓰기와 삭제를 반복하면, 처음 구매했을 때보다 쓰기 성능이 느려질 수 있다. 이는 삭제된 영역에 실제 데이터가 남아있다가 새로운 데이터를 쓸 때 비로소 삭제 작업이 함께 이루어지면서 추가적인 처리 시간이 소요되기 때문이다.
• 취약성: 특히 DRAM을 캐시로 사용하는 SSD는 예기치 않은 정전 시 캐시에 임시 저장된 데이터가 손실될 위험이 있다. 또한, 반도체 소자 기반이므로 정전기에 상대적으로 취약하다.
• 유휴 전력 소모: 데이터를 읽거나 쓰지 않는 유휴 상태(Idle state)에서는 오히려 SSD가 HDD보다 전력을 더 많이 소모하는 경우가 있다. 이 때문에 노트북 컴퓨터와 같이 배터리 사용 시간에 민감한 기기에서는 특정 상황에서 SSD가 배터리를 더 빨리 소모시킬 수도 있다.

7. 주요 SSD 제조업체

• 삼성전자: 세계 최대의 SSD 제조업체 중 하나로, 특히 3D V-NAND 기술 분야를 선도하고 있다.
• SK하이닉스: 고성능 NVMe SSD 등 다양한 제품을 출시하며 SSD 시장에서 경쟁력을 강화하고 있는 주요 기업이다.
• 마이크론: 미국의 주요 반도체 기업으로, 낸드 플래시 기술을 기반으로 SSD 시장에서 중요한 역할을 하고 있다. 2010년에는 S-ATA 3.0(6.0Gbps) 인터페이스를 지원하는 SSD를 시장에 선보이기도 했다.^[246]
• 키오시아: 일본의 반도체 기업으로, 이전 도시바의 메모리 사업 부문이 분사하여 설립되었다. 도시바 시절인 2008년부터 SSD를 출시했으며^[244][243], 3D NAND 기술 개발에 주력하고 있다.
• 웨스턴 디지털: 전통적인 하드 디스크 드라이브(HDD) 제조업체로 잘 알려진 미국 기업이지만, 2009년 SiliconSystems^[224], 2012년 HGST^[252], 2016년 샌디스크^[253] 등 SSD 관련 기업들을 인수하며 SSD 시장에서도 주요 업체로 자리 잡았다.

8. 운영체제(OS) 지원

• OS-SSD 간 문제: 운영 체제의 절전 기능과 SSD 자체의 절전 기능 간 타이밍이 맞지 않아 일시적인 멈춤(프리징) 현상이 발생할 수 있다.^[270]
• 펌웨어 문제: SSD 컨트롤러 펌웨어의 버그로 인해 문제가 발생하기도 한다.
• Intel SSD 320 시리즈의 초기 펌웨어(버전 0362 이전)에서는 갑작스러운 전원 차단 후 드라이브 용량이 8MB로 인식되는 문제(속칭 "8MB 병")가 보고되었다.
• Crucial m4 및 C300 시리즈의 초기 펌웨어에서는 SATA의 LPM(Link Power Management) 기능이 활성화된 환경에서 SSD가 응답하지 않는 문제(속칭 "LPM 문제")가 있었다.
• Crucial C300 시리즈의 초기 펌웨어(0006)는 TRIM 명령이 활성화된 환경에서 플래시 메모리 소모가 비정상적으로 빨라지는 버그가 보고되었다.
• Crucial m4 시리즈의 초기 펌웨어(0009 이전)는 사용 시간이 5184시간을 넘으면 응답을 멈추는 버그(속칭 "5184시간 문제")가 있었다.

9. 향후 전망

SSD는 HDD와 작동 원리가 근본적으로 다르다. HDD는 디스크를 회전시키고 헤드를 물리적으로 움직여 데이터를 기록하지만, SSD는 반도체를 이용해 데이터를 처리한다. 이 덕분에 SSD는 진동에 강하고, 데이터 접근 시 소음이 없으며, HDD보다 소비 전력이 적고 가볍다는 장점을 가진다.^[211] 또한, 데이터 전송 속도 역시 시리얼 ATA 인터페이스 기준으로 HDD보다 약 5배 빠르다(2024년 기준).^[211]

하지만 SSD가 해결해야 할 과제도 있다. 플래시 메모리 기반 SSD는 특정 데이터 블록에 데이터를 반복해서 쓰는 횟수에 제한이 있다. 제조사들은 컨트롤러 기술 개선을 통해 SSD 전체 메모리를 균등하게 사용하도록 하여 이 문제를 완화하고 있지만, 근본적인 한계는 존재한다.^[211] 또한, 플래시 메모리의 특성상 데이터를 영구적으로 보존하기 어렵다는 단점도 있다. 전원을 연결하지 않고 장기간 보관할 경우 데이터가 서서히 사라질 수 있으며, 특히 수명이 다한 SSD를 40°C 이상의 고온 환경에 방치하면 데이터 손실 속도가 매우 빨라질 수 있다.^[212]

이러한 단점에도 불구하고, SSD 기술은 꾸준히 발전하고 있다. 데이터 처리 속도와 효율성을 높이기 위해 다양한 캐싱 기술이 적용된다. 많은 SSD는 HDD의 버퍼처럼 소량의 DRAM을 캐시로 사용하여 데이터를 임시 저장하고 메타데이터를 관리한다. 일부 컨트롤러는 외부 DRAM 없이 온칩 SRAM 등을 활용하기도 하며,^[80] SLC 캐시 기술을 통해 MLC나 TLC 방식 SSD의 쓰기 성능을 높이기도 한다.^[81] NVMe SSD의 경우, 호스트 메모리 버퍼(HMB) 기술을 이용해 시스템의 DRAM 일부를 캐시로 활용하여 비용 효율성을 높인다.^[80] 고급형 SSD는 더 많은 DRAM을 탑재하여 성능을 높이고 쓰기 증폭을 줄인다.^[82] 지속적인 기술 혁신을 통해 SSD의 성능은 더욱 향상되고 가격은 하락하여, 앞으로 더 많은 영역에서 활용될 것으로 전망된다.

참조

_[1] 웹사이트 Solid-State Disk Prices Falling, Still More Costly than Hard Disks https://www.zdnet.co[...] ZDNet
_[2] 웹사이트 SSD Power Savings Render Significant Reduction to TCO http://www.stec-inc.[...] STEC, Inc.
_[3] 웹사이트 Solid State Storage 101: An introduction to Solid State Storage https://www.snia.org[...] SNIA 2009-01-01
_[4] 웹사이트 The Truth About SSD Data Retention https://www.anandtec[...]
_[5] 학술대회 "Essential roles of exploiting internal parallelism of flash memory based solid state drives in high-speed data processing" https://ieeexplore.i[...]
_[6] 웹사이트 SSD vs HDD Price and Performance Study, a Dell technical white paper http://www.dell.com/[...] Dell PowerVault Technical Marketing 2011-05-01
_[7] 학술대회 "Hystor {{!}} Proceedings of the international conference on Supercomputing"
_[8] 웹사이트 WD shows off its first hybrid drive, the WD Black SSHD http://reviews.cnet.[...] Cnet
_[9] 웹사이트 NF1 SSD | Samsung Semiconductor https://www.samsung.[...]
_[10] 웹사이트 All-Flash NVMe Servers | Supermicro https://www.supermic[...] 2023-04-28
_[11] 웹사이트 Toshiba Unveils XFMEXPRESS Form Factor for NVMe SSDs https://www.tomshard[...] 2019-08-06
_[12] 웹사이트 EDSFF Based Intel Data Center SSDs (Formerly "Ruler" Form Factor) https://www.intel.co[...]
_[13] 웹사이트 Intel's first 'ruler' SSD holds 32TB https://www.engadget[...] 2019-08-08
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_[284] 문서 typical for SLC NAND - ~25 μs to fetch a 4K page from the array to the IO buffer on a read, ~250 μs to commit a 4K page from the IO buffer to the array on a write, ~2 ms to erase a 256 KB block
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_[290] 문서 파편화 라고 부른다.
_[291] 문서 1층부터 9층까지 비닐로 된 진공 지퍼백을 감싸고 다 한번씩 떨어뜨려도 정보가 영구적으로 보존되는 SSD도 있다.
_[292] 문서 2013년 기준으로 HDD로는 아직도 SATA2 규격의 전송 속도 제약을 넘지 못하고 있는 반면, SSD는 SATA3 규격의 속도 제약을 넘기고 PCIe의 한계에 도전하고 있다.
_[293] 문서 하지만 10테라바이트 하드디스크가 발표된 바로 다음 날, 일본의 중소기업이 13테라바이트 SSD를 발표하였다. 즉, SSD의 용량이 하드디스크를 넘은 것.