멀티 레벨 셀
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1. 개요
멀티 레벨 셀(Multi-level cell, MLC)은 플래시 메모리의 저장 기술로, 각 메모리 셀에 여러 비트의 데이터를 저장하여 저장 밀도를 높이는 방식이다. 싱글 레벨 셀(SLC)은 셀당 1비트를 저장하는 반면, MLC는 2비트, 트리플 레벨 셀(TLC)은 3비트, 쿼드 레벨 셀(QLC)은 4비트를 저장한다. MLC는 SLC보다 저렴하지만, 쓰기 속도, 내구성, 전력 소비 측면에서 단점이 있다. TLC와 QLC는 더욱 높은 저장 밀도를 제공하지만, 내구성이 더 낮아지고 오류 정정 코드가 필요하다. 2009년 도시바와 샌디스크는 QLC를 출시했으며, 2020년 삼성전자는 최대 8TB의 QLC SSD를 출시했다.
더 읽어볼만한 페이지
| 멀티 레벨 셀 | |
|---|---|
| 다치 기억 소자 | |
| 유형 | 기억 소자 |
| 설명 | |
| 다치 기억 소자 (MLC) | 1개의 메모리 셀에 1비트 이상의 정보를 저장할 수 있음 |
| 플래시 메모리 | SLC (Single-Level Cell) MLC (Multi-Level Cell) TLC (Triple-Level Cell) QLC (Quad-Level Cell) PLC (Penta-Level Cell) 등 |
| 장점 및 단점 | |
| 장점 | 고용량, 저비용 |
| 단점 | 낮은 내구성, 낮은 속도, 복잡한 제어 알고리즘 필요 |
| 기술 발전 | |
| Solidigm | 세계 최초의 펜타 레벨 셀 SSD (2022년) |
2. 싱글 레벨 셀 (SLC)
플래시 메모리에서 사용되는 싱글 레벨 셀(SLC)은 셀당 1 비트의 데이터를 저장하며, 각 셀은 비어 있을 때 1, 가득 찼을 때 0을 나타내는 두 가지 상태를 가진다. 이 두 상태 사이에는 데이터를 정확하게 읽을 수 없는 불확실 영역(판독 마진)이 존재한다.[5]
2. 1. 특징
플래시 메모리는 개별 메모리 셀에 데이터를 저장하며, 이는 플로팅 게이트 MOSFET 트랜지스터로 구성된다. 전통적으로 각 셀은 두 가지 가능한 상태(각각 하나의 전압 레벨)를 가졌으며, 각 상태는 1 또는 0을 나타냈다. 소위 '단일 레벨 셀'(SLC) 플래시 메모리에서는 각 셀에 1 비트의 데이터가 저장되었다. SLC 메모리는 더 높은 쓰기 속도, 더 낮은 전력 소비, 더 높은 셀 내구성을 갖는다는 장점이 있다. 그러나 SLC 메모리는 MLC 메모리보다 셀당 더 적은 데이터를 저장하기 때문에, 제조하는 데 스토리지 메가바이트당 비용이 더 많이 든다. 더 높은 전송 속도와 예상되는 더 긴 수명으로 인해 SLC 플래시 기술은 고성능 메모리 카드에 사용된다.[3]2016년 2월에 발표된 연구에 따르면 SLC와 MLC의 신뢰성 간에는 실제적으로 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.[3]
단일 레벨 셀(SLC) 플래시 메모리는 약 50,000 ~ 100,000번의 프로그램/삭제 사이클의 수명을 가질 수 있다.[4]
단일 레벨 셀은 거의 비어 있을 때 1을 나타내고 거의 가득 찼을 때 0을 나타낸다. 셀에 저장된 데이터를 정확하게 읽을 수 없는 두 가지 가능한 상태 사이에 불확실 영역(판독 마진)이 있다.[5]
3. 멀티 레벨 셀 (MLC)
MLC(Multi-Level Cell)는 하나의 셀에 2비트 이상의 정보를 저장하는 플래시 메모리 기술이다.
인텔 8087은 마이크로코드 ROM에 셀당 2비트 기술을 사용했으며,[10] 1980년에 다중 레벨 ROM 셀을 사용한 최초의 장치 중 하나였다.[11][12] 인텔은 1997년에 2비트 MLC NOR 플래시를 시연했다.[13] NEC는 1996년에 셀당 2 비트를 저장하는 64Mbit 플래시 메모리 칩으로 쿼드 레벨 셀을 시연했고, 1997년에는 4Gbit 용량을 가진 쿼드 레벨 셀이 있는 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM) 칩을 시연했다. ST마이크로일렉트로닉스는 2000년에 64Mbit NOR 플래시 메모리 칩으로 쿼드 레벨 셀을 시연했다.[14]
MLC는 4개의 전하 값 또는 레벨을 사용하여 셀당 2 비트를 저장한다. 2비트 MLC는 가능한 모든 0과 1의 조합에 단일 전하 레벨을 할당한다. 예를 들어, 약 25% 충전되면 셀은 바이너리 값 11을 나타내고, 약 50% 충전되면 01, 약 75% 충전되면 00, 약 100% 충전되면 10을 나타낸다. 셀에 저장된 데이터를 정확하게 읽을 수 없는 값 사이에는 불확실성 영역(읽기 여유)이 있다.[15][5]
2013년 기준으로, 일부 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)는 MLC NAND 다이의 일부를 단일 비트 SLC NAND처럼 사용하여 더 높은 쓰기 속도를 제공한다.[16][17][18]
2018년 기준으로, 거의 모든 상업용 MLC는 평면 기반(셀이 실리콘 표면에 구축됨)이므로 스케일링 제한이 적용된다. 이 문제를 해결하기 위해 업계에서는 3D 플래시와 같이 셀을 수직으로 쌓아 스토리지 밀도를 높이는 기술을 모색하고 있다.[19]
과거에는 일부 메모리 장치가 비트 오류율을 더욱 낮추기 위해 비트당 두 개의 셀을 사용하기도 했다.[20]
엔터프라이즈 MLC(eMLC)는 상업적 사용에 최적화된 MLC의 더 비싼 변형이다. 일반 MLC보다 오래 지속되고 신뢰성이 높으며, 기존 SLC 드라이브보다 비용 절감 효과를 제공한다. 많은 SSD 제조업체가 엔터프라이즈용 MLC 드라이브를 생산했지만, Micron만이 이 명칭으로 원시 NAND 플래시 칩을 판매한다.[21]
3. 1. 특징
MLC 플래시 메모리의 주요 장점은 스토리지 단위당 비용이 저렴하다는 것이다. 하지만 메모리 읽기 소프트웨어는 더 큰 비트 오류율을 보상할 수 있어야 한다.[6] 더 높은 오류율은 여러 비트 오류를 수정할 수 있는 오류 정정 코드(ECC)를 필요로 한다. 예를 들어, 샌드포스(SandForce) SF-2500 플래시 컨트롤러는 1017 비트 읽기당 1 섹터 미만의 복구 불가능한 읽기 오류율로 512바이트 섹터당 최대 55 비트를 수정할 수 있다.[7] 가장 일반적으로 사용되는 알고리즘은 보스-초두리-호크햄 (BCH 코드)이다.[8] MLC NAND의 다른 단점으로는 SLC 플래시 메모리에 비해 쓰기 속도가 느리고, 프로그램/지우기 사이클 수가 적고, 전력 소비가 높다는 점이 있다.MLC NAND의 읽기 속도는 SLC보다 느릴 수 있는데, 오류를 해결하기 위해 두 번째 임계 전압에서 동일한 데이터를 읽어야 하기 때문이다. TLC 및 QLC 장치는 ECC로 수정 가능한 값을 얻기 위해 동일한 데이터를 각각 최대 4번 및 8번 읽어야 할 수 있다.[9]
MLC 플래시는 약 1,000~10,000번의 프로그램/지우기 사이클 수명을 가질 수 있다. 이는 일반적으로 플래시 파일 시스템의 사용을 필요로 하며, 이는 플래시 메모리의 제한 사항, 예를 들어 웨어 레벨링을 사용하여 플래시 장치의 유효 수명을 연장하는 것 등을 중심으로 설계되었다.
인텔 8087는 마이크로코드 ROM에 셀당 2비트 기술을 사용했으며,[10] 1980년에 다중 레벨 ROM 셀을 사용한 최초의 장치 중 하나였다.[11][12] 인텔(Intel)은 이후 1997년에 2비트 멀티 레벨 셀(MLC) NOR 플래시를 시연했다.[13] NEC는 1996년에 셀당 2 비트를 저장하는 64Mbit 플래시 메모리 칩으로 쿼드 레벨 셀을 시연했다. 1997년, NEC는 4Gbit의 용량을 가진 쿼드 레벨 셀이 있는 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM) 칩을 시연했다. ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics)는 또한 2000년에 64Mbit NOR 플래시 메모리 칩으로 쿼드 레벨 셀을 시연했다.[14]
MLC는 4개의 전하 값 또는 레벨을 사용하여 셀당 2 비트를 저장하는 셀을 지칭한다. 2비트 MLC는 다음과 같이 가능한 모든 0과 1의 조합에 단일 전하 레벨을 할당한다. 약 25% 충전되면 셀은 바이너리 값 11을 나타내고, 약 50% 충전되면 셀은 01을 나타내며, 약 75% 충전되면 셀은 00을 나타내고, 약 100% 충전되면 셀은 10을 나타낸다. 다시 말하지만, 셀에 저장된 데이터를 정확하게 읽을 수 없는 값 사이의 불확실성 영역(읽기 여유)이 있다.[15][5]
2013년 기준으로, 일부 솔리드 스테이트 드라이브는 MLC NAND 다이의 일부를 단일 비트 SLC NAND인 것처럼 사용하여 더 높은 쓰기 속도를 제공한다.[16][17][18]
2018년 기준으로, 거의 모든 상업용 MLC는 평면 기반(즉, 셀이 실리콘 표면에 구축됨)이므로 스케일링 제한이 적용된다. 이 잠재적인 문제를 해결하기 위해, 업계는 이미 오늘날의 한계를 넘어 스토리지 밀도 증가를 보장할 수 있는 기술을 모색하고 있다. 가장 유망한 기술 중 하나는 3D 플래시이며, 셀이 수직으로 쌓여 평면 스케일링의 제한을 피한다.[19]
엔터프라이즈 MLC(eMLC)는 상업적 사용에 최적화된 MLC의 더 비싼 변형이다. 이는 일반 MLC보다 오래 지속되고 신뢰성이 높다고 주장하며, 기존 SLC 드라이브보다 비용 절감 효과를 제공한다. 많은 SSD 제조업체가 엔터프라이즈용 MLC 드라이브를 생산했지만, Micron만이 이 명칭으로 원시 NAND 플래시 칩을 판매한다.[21]
3. 2. 역사
인텔 8087는 마이크로코드 ROM에 셀당 2비트 기술을 사용했으며,[10] 1980년에 다중 레벨 ROM 셀을 사용한 최초의 장치 중 하나였다.[11][12] 인텔(Intel)은 1997년에 2비트 멀티 레벨 셀(MLC) NOR 플래시를 시연했다.[13]NEC는 1996년에 셀당 2 비트를 저장하는 64Mbit 플래시 메모리 칩으로 쿼드 레벨 셀을 시연했다. 1997년, NEC는 4Gbit의 용량을 가진 쿼드 레벨 셀이 있는 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM) 칩을 시연했다. ST마이크로일렉트로닉스(STMicroelectronics)는 2000년에 64Mbit NOR 플래시 메모리 칩으로 쿼드 레벨 셀을 시연했다.[14]
MLC는 4개의 전하 값 또는 레벨을 사용하여 셀당 2 비트를 저장하는 셀을 지칭하는 데 사용된다. 2비트 MLC는 가능한 모든 0과 1의 조합에 단일 전하 레벨을 할당한다. 약 25% 충전되면 셀은 바이너리 값 11을 나타내고, 약 50% 충전되면 셀은 01을 나타내며, 약 75% 충전되면 셀은 00을 나타내고, 약 100% 충전되면 셀은 10을 나타낸다. 셀에 저장된 데이터를 정확하게 읽을 수 없는 값 사이에는 불확실성 영역(읽기 여유)이 존재한다.[15][5]
MLC 플래시는 약 1,000~10,000번의 프로그램/지우기 사이클 수명을 가질 수 있다. 이는 일반적으로 플래시 파일 시스템을 사용하며, 웨어 레벨링과 같은 기술을 통해 플래시 장치의 유효 수명을 연장한다.
MLC NAND의 읽기 속도는 SLC보다 낮을 수 있다. 오류를 해결하기 위해 두 번째 임계 전압에서 동일한 데이터를 읽어야 하기 때문이다. TLC 및 QLC 장치는 ECC로 수정 가능한 값을 얻기 위해 동일한 데이터를 각각 최대 4번 및 8번 읽어야 할 수 있다.[9]
엔터프라이즈 MLC(eMLC)는 상업적 사용에 최적화된 MLC의 더 비싼 변형이다. 일반 MLC보다 오래 지속되고 신뢰성이 높으며, 기존 SLC 드라이브보다 비용 절감 효과를 제공한다. 많은 SSD 제조업체가 엔터프라이즈용 MLC 드라이브를 생산했지만, Micron만이 이 명칭으로 원시 NAND 플래시 칩을 판매한다.[21]
4. 트리플 레벨 셀 (TLC)
'''트리플 레벨 셀'''('''TLC''')은 셀당 3비트의 정보를 저장하는 NAND 플래시 메모리 유형이다. 도시바는 2009년에 트리플 레벨 셀을 갖춘 메모리를 선보였다.[22] 현재 기술로는 최대 3,000회의 프로그램/삭제 사이클 수명을 달성할 수 있다.[23]
삼성전자는 셀당 3비트의 정보를 저장하고 총 8개의 전압 상태(값 또는 레벨)를 가지는 NAND 플래시 유형을 발표하면서 "트리플 레벨 셀"("TLC")이라는 용어를 만들었다. 삼성전자는 2010년에 이를 대량 생산하기 시작했으며,[24] 처음에는 삼성 840 시리즈 SSD에서 볼 수 있었다. 삼성은 이 기술을 3-비트 MLC라고 부르는데, MLC의 부정적인 측면이 TLC에서 증폭되지만, TLC는 훨씬 더 높은 저장 밀도와 낮은 비용의 이점을 얻는다.[26]
4. 1. 특징
'''트리플 레벨 셀'''('''TLC''')은 셀당 3비트의 정보를 저장하는 NAND 플래시 메모리 유형이다. 도시바는 2009년에 트리플 레벨 셀을 갖춘 메모리를 선보였다.[22] 현재 기술로는 최대 3,000회의 프로그램/삭제 사이클 수명을 달성할 수 있다.[23]
삼성전자는 셀당 3비트의 정보를 저장하고 총 8개의 전압 상태(값 또는 레벨)를 가지는 NAND 플래시 유형을 발표하면서 "트리플 레벨 셀"("TLC")이라는 용어를 만들었다. 삼성전자는 2010년에 이를 대량 생산하기 시작했으며,[24] 처음에는 삼성 840 시리즈 SSD에서 볼 수 있었다.[25] 삼성은 이 기술을 3-비트 MLC라고 부르는데, MLC의 부정적인 측면이 TLC에서 증폭되지만, TLC는 훨씬 더 높은 저장 밀도와 낮은 비용의 이점을 얻는다.[26]
2013년 삼성은 트리플 레벨 셀을 갖춘 V-NAND(수직 NAND, 3D NAND라고도 함)를 출시했으며, 메모리 용량은 128Gbit였다.[27] 2015년에는 TLC V-NAND 기술을 256Gbit 메모리로 확장했고,[24] 2017년에는 512Gbit로 확장했다.[28]
4. 2. 3D NAND (V-NAND)
삼성전자는 2013년에 V-NAND(수직 NAND, 3D NAND라고도 함)를 출시했는데, 트리플 레벨 셀(TLC)을 갖추고 메모리 용량은 128Gbit였다.[27] 2015년에는 TLC V-NAND 기술을 256Gbit 메모리로 확장했고,[24] 2017년에는 512Gbit로 확장했다.[28]
5. 쿼드 레벨 셀 (QLC)
셀당 4비트를 저장하는 메모리는 일반적으로 '''쿼드 레벨 셀''' ('''QLC''')이라고 불리며, '''TLC'''에서 정립된 관례를 따른다. QLC라는 용어는 이전에는 셀당 2비트를 저장하는 MLC와 동의어로 사용되었는데, 현재는 DLC로 명확하게 지칭된다. 플래시 메모리의 레벨이 높아짐에 따라 필요한 전압 단계가 기하급수적으로 증가하여 QLC의 수명은 최대 1,000회의 프로그램/지우기 사이클로 더욱 감소한다.
2009년, 도시바와 샌디스크는 셀당 4비트를 저장하고 64Gbit의 용량을 갖는 쿼드 레벨 셀을 가진 NAND 플래시 메모리 칩을 출시했다. 같은 해 출시된 샌디스크 X4 플래시 메모리 카드는 QLC를 사용한 초기 제품 중 하나였다. 이 카드에 사용된 QLC 칩은 도시바, 샌디스크 및 SK 하이닉스에서 제조되었다.
2017년, 도시바는 최대 768Gbit의 저장 용량을 가진 쿼드 레벨 셀을 갖춘 V-NAND 메모리 칩을 출시했다. 2018년에는 ADATA, 인텔, 마이크론 테크놀로지, 삼성전자이 QLC NAND 메모리를 사용하는 일부 SSD 제품을 출시했다.
2020년, 삼성전자는 최대 8TB의 저장 공간을 가진 QLC SSD를 고객에게 출시했다. 이는 2020년 기준으로 소비자용 최대 저장 용량을 가진 SATA SSD이다.[1]
5. 1. 특징
셀당 4비트를 저장하는 메모리는 일반적으로 '''쿼드 레벨 셀''' ('''QLC''')이라고 불리며, 이는 '''TLC'''에서 정립된 관례를 따른 것이다. QLC라는 용어는 이전에는 4개의 전압 상태, 즉 셀당 2비트를 저장할 수 있는 셀을 지칭하는 MLC와 동의어로 사용되었는데, 현재는 DLC로 명확하게 지칭된다.
플래시 메모리의 레벨이 높아짐에 따라 필요한 전압 단계가 기하급수적으로 증가하여 QLC의 수명은 최대 1,000회의 프로그램/지우기 사이클로 더욱 감소한다.
2009년, 도시바(Toshiba)와 샌디스크(SanDisk)는 셀당 4비트를 저장하고 64Gbit의 용량을 갖는 쿼드 레벨 셀을 가진 NAND 플래시 메모리 칩을 출시했다.
2009년에 출시된 샌디스크 X4 플래시 메모리 카드는 각 개별 트랜지스터에서 16개의 개별 전하 레벨(상태)을 사용하여 셀당 4비트를 저장하는 NAND 메모리를 기반으로 한 최초의 제품 중 하나였으며, 이는 일반적으로 쿼드 레벨 셀(QLC)이라고 불린다. 이 메모리 카드에 사용된 QLC 칩은 도시바, 샌디스크 및 SK 하이닉스(SK Hynix)에서 제조되었다.
2017년, 도시바는 최대 768Gbit의 저장 용량을 가진 쿼드 레벨 셀을 갖춘 V-NAND 메모리 칩을 출시했다. 2018년에는 ADATA, 인텔(Intel), 마이크론 테크놀로지(Micron Technology), 삼성전자(Samsung)이 QLC NAND 메모리를 사용하는 일부 SSD 제품을 출시했다.
2020년, 삼성전자는 최대 8TB의 저장 공간을 가진 QLC SSD를 고객에게 출시했다. 이는 2020년 기준으로 소비자용 최대 저장 용량을 가진 SATA SSD이다.
5. 2. 역사
셀당 4비트를 저장하는 메모리는 일반적으로 '''쿼드 레벨 셀''' ('''QLC''')이라고 불리며, 이는 '''TLC'''에서 정립된 관례를 따른 것이다. QLC라는 용어는 이전에는 4개의 전압 상태, 즉 셀당 2비트를 저장할 수 있는 셀을 지칭하는 MLC와 동의어로 사용되었는데, 현재는 DLC로 명확하게 지칭된다. 플래시 메모리의 레벨이 높아짐에 따라 필요한 전압 단계가 기하급수적으로 증가하여 QLC의 수명은 최대 1,000회의 프로그램/지우기 사이클로 더욱 감소한다.
2009년, 도시바와 샌디스크는 셀당 4비트를 저장하고 64Gbit의 용량을 갖는 쿼드 레벨 셀을 가진 NAND 플래시 메모리 칩을 출시했다. 같은 해 출시된 샌디스크 X4 플래시 메모리 카드는 각 개별 트랜지스터에서 16개의 개별 전하 레벨(상태)을 사용하여 셀당 4비트를 저장하는 NAND 메모리를 기반으로 한 최초의 제품 중 하나였으며, 이는 일반적으로 쿼드 레벨 셀(QLC)이라고 불린다. 이 메모리 카드에 사용된 QLC 칩은 도시바, 샌디스크 및 SK 하이닉스에서 제조되었다.
2017년, 도시바는 최대 768Gbit의 저장 용량을 가진 쿼드 레벨 셀을 갖춘 V-NAND 메모리 칩을 출시했다. 2018년에는 ADATA, 인텔, 마이크론 테크놀로지, 삼성전자이 QLC NAND 메모리를 사용하는 일부 SSD 제품을 출시했다.
2020년, 삼성전자는 최대 8TB의 저장 공간을 가진 QLC SSD를 고객에게 출시했다. 이는 2020년 기준으로 소비자용 최대 저장 용량을 가진 SATA SSD이다.
6. 더불어민주당과 플래시 메모리 산업
이전 단계에서 원문 소스가 제공되지 않아 요약만으로는 내용을 생성할 수 없었습니다. 따라서 주어진 지시사항에 따라 수정할 내용이 없습니다. 원문 소스가 제공되면 해당 소스를 바탕으로 위키텍스트를 작성하고, 그 결과물을 다시 지시사항에 맞게 수정할 수 있습니다.
참조
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