플래시 메모리

1. 개요

2. 특징

3. 구분

3.1. 게이트

3.2. 셀 레벨

4. 사용처

5. 관련 문서

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1. 개요

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'''Flash Memory'''
플래시 메모리는 비휘발성 반도체 저장장치다. 전기적으로 자유롭게 재기록이 가능하다. ROM의 일종인 EEPROM으로부터 발전하여 현재의 모습으로 정착했다. 예전에는 한 번만 기록이 가능했던 PROM(Programmable ROM)과 삭제가 가능했던 EPROM(Erasable PROM) 2가지의 메모리 방식들이 있었다. PROM은 내용을 기록할 때 하드웨어적으로 내부의 배선을 끊기 때문에 재기록이 불가능하다. EPROM은 삭제 방식에 따라 '''자외선'''을 쬐어야 하는 UV-EPROM과 전기적으로 가능한 EEPROM 등으로 나뉜다. 후자는 전술했듯 플래시 메모리로 발전했고, 전자는 매우 번거롭기 때문에 현재는 거의 안 쓰인다. 과거에는 PROM과 EPROM이 각종 펌웨어를 저장하고 있었지만, 요즘은 거의 플래시 메모리로 대체되고 있으므로 펌웨어 업데이트가 과거에 비해 매우 자유롭다.
롬에서 나온 것이니 롬의 일종으로 봐야 할 것 같지만, 플래시 메모리는 기록된 내용을 보존한다는 측면에서는 ROM과 유사한 특징이 있으면서도 메모리 어드레싱이 아닌 섹터 어드레싱을 한다는 특성으로 인해 주 기억 장치로 분류되는 RAM이 아닌 하드디스크와 유사한 보조 기억 장치로 분류된다.

2. 특징

플래시 메모리는 비휘발성, 즉 전원을 꺼도 데이터가 남기 때문에, 데이터 저장이 필요한 온갖 전자 제품에 다 들어간다. 작고 가벼우면서도, 자기 매체나 광학 매체에 비해 기계적인 충격에도 강하고, 직사광선, 고온, 습기에도 강하다.
같은 반도체지만, 휘발성인 램과 속도 면에서 비교했을 때 쓰기 속도가 매우 느린 편. 게다가 한 셀에 여러 단계의 값을 지정하는 MLC 타입은 한 셀에 한 단계의 값만 저장하는 SLC에 비해 더 더욱 쓰기가 느리다. 읽기 속도 역시 DRAM과 비교할 수 없이 느리고, SRAM과는 넘사벽. 하드디스크 같은 기계적 매체보다도 속도가 많이 뒤쳐지고, CD나 플로피 디스켓같은 매체보다 약간 더 빠른 정도이다.
그렇다면 SSD는 하드디스크에 비해 왜 그렇게 빠르냐는 의문이 생길 수 있는데, 방법은 간단하다. 내용을 여러 플래시 메모리에 나눠서 읽고 쓰는 것. 메모리 속도에 곱하기가 되기 때문에 전체적으로는 매우 빠르게 이용할 수 있다. RAID 0와도 비슷하다. 게다가 플래시 메모리는 검색 시간이 매우 짧다. 물리적으로 무언가를 움직여서 데이터를 읽어 올 필요가 없기 때문이다.

반면 HDD는 물리적으로 헤더와 암이 직접 움직여야 되기 떄문에 하나의 드라이버 내에서 그런 병렬화로 속도를 올리는 게 불가능하다. 시도는 있지만 2010년대 말에 들어서야 고작 2개 병렬화 제품이 나왔는데 그게 출시한 것도 아니고 시게이트나 WD에서 내부 테스트용 시제품 하나씩을 정보만 공개한 수준이다.
RAID가 보여준 것처럼 병렬화해도 태생적인 검색 시간으로 인한 랜덤 엑세스 성능은 극복 못한다. 사실 SSD도 주류인 플래시 메모리 기반의 제품들은 극단적인 4K 랜덤 엑세스 벤치에서는 고성능 매체(3D XPoint SSD나 DRAM기반 램디스크 등)들에 비해 한계를 보이는 편이다.

디지털 캠코더는 아주 예전에는 테이프가 쓰였다가 DVD-RW로 바뀌더니, 하드디스크 장착이 유행했다. 이젠 플래시 메모리로 대체 중.
플래시 메모리는 이렇듯 장점이 많고, 기술 발전도 빠른 매체지만, 역시 단점도 있다.

블록을 지우기 전에 새로 쓸 수 없다. 블록 단위로만 재기록할 수 있다.

필요한 데이터가 위치한 셀만 지우고 새로운 값을 쓰면 좋겠지만 인접 위치에 있는 것까지 다 지우고 새로 써야 한다. NOR의 경우 NAND에 비해서 약간 나은데, 지우기(1을 쓰기)는 블록 단위로 해야 하지만, 기록하기(0을 쓰기)는 셀 단위로 가능하다. 다만, 양쪽 다 읽는 것은 한 바이트 단위로 할 수 있다.
즉, 덮어쓰기가 불가능하며 이미 데이터가 존재하는 블록에 새 데이터를 저장하려면 그 블록을 지운 다음에 써야 한다. 애초에 EEPROM에서 유래한 기술인 만큼 비트 단위로 덮어쓰기를 하면 쓰기 속도가 극단적으로 느려지고, 그걸 블록 단위로 일괄 처리해서 덮어쓰기 속도를 끌어올린 게 플래시 메모리의 시작이다. 추상적으로 저장매체에겐 읽기와 쓰기 명령만 보낸다고 가정하지만(HDD는 실제로도 그러하다.) SSD는 쓰기 대상 블록이 비어있지 않다면 실제로는 지우기-쓰기가 진행되는 것이며, 이를 컨트롤러에서 블랙박스 식으로 알아서 처리하기 때문에 SW~메인보드 입장에선 그게 보이지 않을 뿐(transparent)이다. SSD의 가장 큰 약점 중 하나로 밑의 셀의 수명 문제와 시너지를 일으켜 저장 매체로서 HDD와는 전혀 다른 컨트롤러와 제어 알고리즘을 가져야 하는 원인이 된다. 이를 위해 나온 것 중 하나가 TRIM이다.

기록 횟수에 제한이 있다.

매체의 소재 자체의 한계로 인해 기록 가능 횟수에 한계가 있다. 이 횟수를 넘어가면 내용의 삭제 및 기록이 되지 않는다. 이 상태에 와도 읽기가 바로 안 되지는 않지만 일반적으로 읽기와 쓰기 모두를 해야 하기 때문에 더 이상 이용이 어려워진다.
일반적인 이용 환경에서는 모든 데이터 영역에 균일하게 쓰기보다는 특정 데이터 영역을 더 많이 이용하는 경우가 많으므로 수명 연장을 위해 특정 셀만 재기록 되지 않도록 특수한 알고리즘을 적용 시켜야 한다. 데이터가 있는 셀을 이리 저리 옮긴다든가 해서 특정 셀만 집중적으로 재기록 당하지 않고, 모든 셀이 평균적으로 비슷한 횟수로 재기록 되도록 컨트롤러를 제조해야 오래도록 쓸 수 있다. 이를 웨어 레벨링(wear leveling)이라 한다.

3. 구분

3.1. 게이트

플래시 메모리는 크게 나누어 NAND 타입과 NOR 타입 두 종류가 있다. 드 모르간 법칙 때문에 NAND 게이트나 NOR 게이트만으로도 모든 논리 게이트(logic gate)를 구현할 수 있다.[1] 회로상으로 NAND 타입은 어드레스 라인이 블록 단위로 설치돼 있고 NOR 타입은 셀 단위로 설치돼 있다. NAND 타입이 블록 액세스만 가능한 이유가 이것 때문이다. 대신 배선 수를 NOR 타입보다 획기적으로 줄일 수 있어서 고밀도화가 가능해진다.
낸드플래시(Nand Flash)에 대해 알아봅시다.

구분	NAND 타입	NOR 타입
용도	USB 메모리, SSD 등 저장 매체	RAM처럼 실행 가능한 코드 저장
읽기	랜덤 액세스이나 한 블록이 모두 동작함. 비교적 느림	셀 단위 랜덤 액세스. 빠름
쓰기	한 번에 한 블록을 통째로 기록하여 빠름	한 셀씩 기록하여 느림
밀도	고밀도	저밀도
가격(용량 대비)	저가	고가

쉽게 말해서 NAND는 서류 더미를 아무렇게나 높이 쌓아둔 것이고, NOR는 서류를 색인을 붙여 제대로 분류해 둔 거라 볼 수 있다. 서류 더미를 쌓아두면 쌓아둘 때는 빠르지만(쓰기 속도 빠름) 다시 꺼내고자 찾을 때는 느리기 때문(읽기 속도 느림). NOR는 그 반대.
NAND의 읽기 동작이 NOR보다 느린 이유는 읽기 동작을 위해서는 어드레스 라인 한 개를 활성화한 상태에서 각 셀을 직렬로 액세스해야 하기 때문이다. 쓰기가 NOR보다 빠른 이유는 어드레스 라인 한 개만 활성화해도 블럭 전체의 셀이 선택되기 때문이다. 플래시 메모리는 셀 선택 라인이 셀 쓰기 라인을 겸하는 구조인데 NAND 타입은 이 셀 선택 라인이 여러 비트, NOR 타입은 1비트이다. NOR 타입은 읽을 때나 쓸 때나 1비트씩이지만, NAND 타입은 예를 들어 블록당 셀 수가 4인 메모리라고 하면 읽을 때는 0111 1011 1101 1110 순으로 셀을 순차적으로 선택하면서 읽어야 해서 느리다. (A and 1) or (B and 0) or (C and 0) or (D and 0) = A 라는 원리로 셀에 저장된 값을 읽는다. 그래서 NAND 타입이라 부르는 것이다. 쓸 때는 그냥 쓰려는 비트열, 예를 들어 1010 을 보내서 병렬로 쓴다.
외계인 고문으로 유명한 인텔이 NOR 플래시 메모리의 최강자이며, NAND 타입은 D램과 마찬가지로 삼성전자, SK하이닉스, 키오시아(舊 도시바 메모리), 웨스턴 디지털, 마이크론 테크놀로지 등에서 생산하고 있다. 현재 99.9%의 USB 메모리는 NAND 타입이다. 요즘에는 굳이 NOR 타입의 플래시 메모리를 쓰지 않고 그냥 내장 부트로더가 NAND 타입 메모리에서 부트 블록을 읽어서 RAM에 복사해 놓고 실행하기 때문에 NOR 타입 플래시의 입지가 더욱 줄어들었다.

3.2. 셀 레벨

한 셀에 몇 단계의 데이터를 담는가에 따라 나누기도 한다.

'''구분'''	'''SLC(Single Level Cell)'''	'''MLC(Multi Level Cell)'''	'''TLC#-s5(Triple Level Cell)'''	'''QLC(Quad Level Cell)'''	'''PLC(Penta Level Cells)'''	'''OLC(Octa Level Cell)'''
'''용도'''	높은 저장 속도와 내구성 위주	적절한 속도, 내구성, 약간 낮은 용량 위주	용량과 속도, 내구성의 균형	대용량 위주	보급용	판촉용 또는 CD, 카세트테이프 등 읽기 전용 매체 대체용
'''읽기'''	NOR보다 느림	SLC보다 느림	MLC보다 느림	TLC보다 느림	QLC보다 느림	PLC보다 느림
'''쓰기'''	단일 비트 저장으로 빠름	2비트 동시 기록으로 약간 빠름	3비트 동시 기록으로 느림	4비트 동시 기록으로 더 느림	5비트 동시 기록으로 매우 느림	8비트 동시 기록으로 미친듯이 느림
'''수명'''[2] 이는 공정에 따라 2D냐 3D냐에 따라 크게 오가기 때문에 대략적인 수치로 받아들이면 된다.	최대 약 10만 회	최대 약 3 ~ 1만 회[3] 최근 생산하기 시작한 3D 낸드는 3만 회를 넘는 경우가 있다고 한다.	최대 약 1만 ~ 1천 회[4] 3D 낸드는 더 내구성이 좋다. 삼성 제품은 셀당 1만회라는 경이로운 수치를 보여주기도 한다.	'''최대 약 1000 ~ 100회'''[5] 현재 3D V-NAND 기술을 적용함에도 불구하고 최대 1000회 밖에 사용하지 못한다.	'''최대 약 100회'''	'''최대 약 10회 미만'''
'''가격(용량 대비)'''	초고가	고가	보통[6] 그런데 삼성 840 EVO는 MLC에서 TLC로 전환되었음에도 가격이 전작과 똑같았다. 이 어이없는 상황을 두고 상당히 말이 많았는데, Pro 라인업은 MLC로 나오고 있고 2015년 현재 가격대가 안정화되었다.	저가[7] Intel 660p는 NVMe 기반이긴 하나 쓰기 성능이 명확한 한계가 있어서 삼성 860 EVO나 WD Blue SSD와 비교 시 가격이 비슷해 메리트가 없다. 특히 대용량 파일 기록 시 SLC 캐시가 다 차버리면 속도가 100 MB/s밖에 나지 않는다.	초저가	최저가

현재 기술 발달로 메모리 종류별 절대적인 읽기/쓰기 속도 차이가 줄어들었다. 단적으로 SLC인 메모리보다 MLC인지 TLC인지 헷갈리는 Sandisk Z80이 더 빠른 쓰기와 4K 속도를 자랑한다. MLC보다 빠른 읽기/쓰기 속도를 가진 TLC 메모리가 나오고 있고, TLC도 NVMe SSD 6~8 GB/s, USB 메모리 스틱이나 CF 카드도 100 MB/s가 넘어가는 게 보통이 되어 갈 정도로 평준화되고 있다. 다만 쓰기 속도는 일시적으로 SLC로 동작시키는 캐싱 기술을 통한 것이라 그 한도를 넘어서는 대용량 데이터를 한 번에 쓰면(또는 내부 상태를 정리할 틈을 안 주고 연속으로 써대면) 본래의 허접한 성능이 드러난다. 유명 브랜드의 제품같은 경우는 인터넷을 찾아보면 관련 스펙을 정확히 명시해 놓기도 하지만, 특히 USB 메모리 스틱이나 CF 카드는 최대 130 MB/s라고 써놓고 상세 내역을 알려주지 않는 경우가 더 많다. 10 MB/s 이하의 쓰기 속도가 나오기도 한다. 조심해서 고르자.
참고로 USB 3.0 이후 전반적인 성능이 오르다 보니 USB 메모리 스틱이나 CF 카드가 발열 때문에 성능이 떨어지는 경우도 많다. 이걸 넘어서는 성능이 필요할 경우 외장형 SSD를 쓰는 게 현명하다.
SLC는 셀당 1비트를 담는 것이고, MLC는 한 셀에 2비트를 담는 것이다. 당연히 용량 대비 가격은 MLC가 싸지만, 쓰기 속도가 매우 느리다. 다행이라면 읽는 속도는 별 차이 없다는 것이다. 싼 가격 때문에 대부분의 소비자용 제품이 MLC다. SLC 제품은 보통 전문가용이라고 광고를 하고 있는데 가격이 바로 몇 배로 올라간다. MLC의 또 다른 단점은 기록 허용 횟수가 SLC보다 작다는 것이다.
간단히 어떤 물컵(셀)에 있는 물의 비율을 0 또는 1의 이진수로 변환한다고 가정해 보자. 0을 쓰려면 물을 비우면 되고, 1을 쓰려면 물을 가득 채우면 된다. 물론 플래시 메모리도 소모품이므로 시간이 지나며 점점 노화되어 항상 물을 0%로 비우거나 100%로 채울 수는 없다. 이걸 소프트웨어적으로 보완하여 50% 미만이면 0이고, 50% 초과면 1로 읽도록 알고리즘을 설정한다. 실제로는 에러를 줄이기 위해 중간에 완충 구간이 있다. 이 구간으로 차 있으면 그 셀은 고장난 것으로 판단하여 버린다.

SLC는 컵 하나에 0 또는 1 하나만 저장한다. 그러면 셀이 어느 정도 노화되어 완전히 비워도 47%, 다 채워도 53%밖에 저장이 안 되어도 값을 읽고 쓰는 데 문제는 없다. 물을 대충 채워도 읽고 쓰기가 가능하므로 읽기/쓰기가 빠르다. 다시 말해서, 플래시 메모리의 최고존엄.
MLC는 컵 하나의 상태를 4개로 구분하여 0%, 33%, 67%, 100% 네 가지 구간당 00, 01, 10, 11의 네 가지 상태를 가질 수 있도록 구현한다. 컵 하나당 4개의 상태를 가지므로 컵당 저장할 수 있는 용량은 SLC의 두 배다. 그러나 SLC에 비해 세심한 조작이 필요하므로 읽기/쓰기가 느리고, 셀의 허용 범위값이 좁아져서 SLC에 비해 조금만 오차가 나도 오류가 발생할 가능성이 높아진다.
TLC는 컵 하나의 상태를 8(2³)개로 구분한다. 컵 하나당 8가지 상태를 가지므로...(이하 생략.)
QLC는 컵 하나의 상태를 16(2⁴)개로 구분한다. 컵 하나당 16가지 상태를 가지므로...(역시 이하 생략.)
PLC는 컵 하나의 상태를 32(2⁵)개로 구분한다. 컵 하나당 32가지 상태를 가지므로...(역시 이하 생략.)
OLC는... 컵 하나의 상태를 256(2⁸)개로 구분한다. 컵 하나당 256가지 상태를 가진다.
이와 별개로, 3D NAND는 컵을 수직으로 더 크게 만들어서 더 많은 물을 채울 수 있도록 한 것이다. 세심한 조작이 필요하다는 것은 동일하지만 물을 채워야 하는 허용 범위는 평면 NAND보다 더 넓어졌다.

여기서 비유한 컵이 셀이고, 물의 양이 전하량이라고 보면 된다.
TLC라고 새로운 마케팅 용어가 등장하면서 MLC의 뜻이 바뀌고 있다. MLC의 원래 의미는 2비트 이상의 레벨을 가진 셀이라는 뜻인데, 3비트 짜리는 TLC라고 부르기 시작하면서 MLC는 2비트 전용으로 잘못 굳어지는 추세. 올바른 표기는 DLC(Dual Level Cell)이다. 하지만 대부분의 제조사가 2비트를 MLC로 부르기 때문에 그냥 MLC라고 부르자. DLC라고 하면 못 알아듣거나 '다운로드 컨텐츠(DownLoadable Contents)'로 알아듣는 경우도 있다.(...) 그래서 엄밀한 의미의 정확한 용어를 쓸 때는 2bit MLC(DLC), 3bit MLC(TLC) 식으로 구별하는 편이다.
2012년부터는 QLC(Quad Level Cell)라는 괴악한 물건도 등장한 듯하다. 말로만 듣던 QLC SLC, MLC, TLC로 이어지는 쓰기 횟수의 감소를 감안하면 QLC의 괴악함을 상상할 수 있다.
플래시 메모리는 비트 수에 따라 수명이 많이 차이가 난다. 평면 낸드 기준으로 SLC는 50,000~100,000회의 쓰기가 가능하고, MLC는 3,000~10,000회, TLC는 500~1,000회의 쓰기가 가능하다. 이 수명은 공정에 따라서도 차이가 나는데, 제작 공정이 작을수록 수명은 줄어든다. MLC는 50 nm 공정일 경우는 쓰기 10000회, 32 nm 공정일 경우 쓰기 5000회, 25 nm 공정일 경우 쓰기 3000회로 줄어든다. 다만 3D 낸드에서는 내구성이 향상되어 셀당 쓰기 횟수가 증가하였다.
사실 단위 셀당 비트 수를 늘릴수록 대용량을 쉽게 구현할 수 있어 가격 경쟁력이 올라가지만, 문제는 용량만 증가하고 성능이 크게 저하된다는 사실이다. 오류가 많아지고 데이터 신뢰도와 재기록 횟수가 눈에 띄게 떨어지는 것이다. 그것도 문제지만 갈수록 용량 증가폭이 줄어드는 데다가, 그냥 읽기만 할 때도 에러가 늘어서 ECC 등 오버헤드가 늘기 때문에 기술력이 부족하면 오히려 용량을 까먹는 수가 있다. 비트수는 산술급수적으로 증가하나('''$$ \displaystyle n * 1/2^n\log_2 1/2^n$$만큼'''), 그에 비해 기록할 때 사용하는 전압은 기하급수적으로 증가하기 때문이다.
그러나 무조건 "TLC 이상은 절대 못 쓸 제품이며 오직 SLC와 MLC만이 플래시 메모리의 희망이다"라고 생각하는 것은 위험할 수 있다. 이에 대해 2016년 2월 구글은 자사 데이터센터에서 6년 간 축적한 데이터를 가지고 SSD에 관한 보고서를 냈는데, 결과는 다음과 같다.

시장에서 널리 사용되는 UBER(Uncorrectable Bit Error Rate)은 SSD의 신뢰성을 평가하기에 적합하지 않다. RBER(Raw Bit Error Rate)가 더 중요하다.
반드시 하이엔드 제품인 SLC가 MLC보다 내구성이 좋은 건 아니다.
SSD의 불량율이 HDD보다 낮았다. 하지만 UBER이 높았다.
SSD의 사용량보다 사용 기간이 신뢰성에 더 영향을 많이 미쳤다.
새 NAND에도 배드블록이 많았다. NAND의 초기 품질이 낮다.
SSD의 사용 시점부터 4년 이내에 30~80% 확률로 배드블록이 발생했다. 2~7% 확률로 1개 이상의 불량 칩이 발생했다.

이러한 결과를 통해 결론을 내리자면

현 시점에서 SSD는 서버 시장에서 주요 저장 매체로 사용할 수 있을 정도로 안정적이다. 가격 하락만 지속된다면 서버 시장에서 HDD를 빠르게 대체해 나갈 것이다. 하지만 아직 HDD를 완전히 대체할 수 있는 수준까지 신뢰성이 올라오지는 못했다. HDD 백업이 필요하다.
MLC보다 TLC가 주로 사용될 것이다. 이론적으로는 SLC가 MLC보다 내구성이 높아야 하지만, 구글의 테스트 결과 상으로는 SLC와 MLC의 차이가 거의 없었다. 데이터 저장 방식에 따른 내구성 수준이 실제 데이터센터 운용에 영향을 거의 끼치지 않는다면, MLC와 TLC 사이의 차이도 거의 없을 것이다. 현재 이미 데이터센터에서 SLC는 거의 사용되고 있지 않다. 대부분 MLC와 TLC가 사용 중인데, 향후 TLC의 비중 증가가 더 가속화될 것으로 전망된다.
저가형 범용 NAND 칩과 SSD의 판매가 크게 늘어날 것이다. 구글의 테스트 결과로는 기업용 고가의 SSD와 일반 소비자용 SSD의 내구성이 큰 차이가 없었다. 기업용 SSD는 오버 프로비저닝의 수준이 크게 높다. 이는 위에서도 언급한 것처럼 웨어 레벨링과 가비지 컬렉션이 원활히 작동하게 하기 위함이다. 하지만 실제로는 두 제품 간 큰 차이가 없었다. SSD의 사용량보다 사용 시간이 더 내구성에 미치는 영향이 컸다는 점도 저가형 SSD 판매를 가속화 시킬 것으로 보인다. SLC의 쓰기 한계 횟수는 10만 회, MLC는 3만 회이다. 하지만 구글에서 실제로 사용한 NAND의 쓰기 한계 횟수는 SLC, MLC가 큰 차이를 보이지 않았다.
HDD는 향후에도 여전히 서버 시장에서 주요 스토리지로 사용될 것이다. 단, 백업용 위주로 사용될 것이다. SSD의 고장률은 HDD보다 낮았지만, UBER 은 높았다. 이는 SSD가 고장났을 때, 데이터가 사라질 확률이 HDD보다 높다는 뜻이다. 서버 시장에서 SSD가 HDD를 대체하고, HDD가 사라지는 것이 아니라, HDD는 SSD를 백업하는 용도로 많이 사용될 것이다.

즉, 이론적으로는 셀당 저장 방식에 따른 성능 및 안정성 차이가 나는 것이 맞지만, 시간이 지나며 공정이 개선되고 새로운 설계를 적용하는 등의 다른 개선작업도 같이 진행되기 때문에 셀당 저장 방식을 성능 및 안정성의 절대지표로 보아서는 안 된다는 것. 같은 4 GHz CPU라도 펜티엄 4와 i7-8700K의 성능이 같을 수는 없는 것처럼, TLC가 많이 생산되고 많이 팔리는 것은 그만큼의 기술 발전이 병행되었으니 가능한 일이다.
2018년, 삼성전자는 SSD의 주력 라인업에 QLC 칩을 사용한다고 밝혔다. 실제로 2018년 8월 초부터 삼성전자에서 QLC SSD를 양산하며, 이후 출시될 SSD의 볼륨형 모델에는 QLC가 장착된다.
2020년부터는 PLC로 넘어가기 시작했다.[8]
최근 OLC도 등장하기 시작했다. #

4. 사용처

많이 사용되는 곳은 기계 내부에 eMMC와 같은 NAND 플래시 저장소이다. 특히 저용량의 설정 값 등을 기억하는 용도로 산업용에 많이 쓰이며, 휴대폰에도 널리 쓰였다. 스마트폰이 널리 보급되면서 이제는 고용량의 eMMC나 UFS가 많이 쓰인다.
사용자가 직접 구매하는 플래시 메모리 제품이라면 역시 USB 메모리, 메모리 카드다. USB 메모리는 USB 단자에 삽입해서 외부 저장소처럼 데이터를 저장하는 것이고, 메모리 카드는 전자기기에 삽입하는 형태로 만들어진 저장 매체. 고속 및 고용량 구현이 쉬운 컴팩트 플래시(CF), 사실상 표준처럼 사용되는 표준/마이크로 SD카드가 널리 사용되고, 한때 이들과 경쟁했었던 소니의 메모리스틱과 후지필름/올림푸스의 xD 픽처카드, 그리고 지금은 멸종한 MMC, 역시 멸종한 스마트미디어 등이 있다.
PC 하드디스크 인터페이스를 가진 플래시메모리인 SSD도 2010년대 중반부터 널리 쓰이기 시작한다. SSD, USB 메모리의 득세로 인해 플래시 메모리 특성에 최적화된 단자 규격과 파일 시스템이 개발-활성화되기 시작한다.
과거에는 용량당 가격이 비싸고, 쓰기 속도가 현저히 낮아 쓰기 애매했지만, 가격이 내려가고 성능이 현저하게 상승하면서 빠른 속도로 기존 저장장치를 대체하고 있다. 2017년 기준으로 가성비를 따져보자면,

내부 저장소
- PC의 운영체제 드라이브(C:\): 가급적 SSD - 5만원 예산에 256GB, 그 이상 예산에 512GB나 M.2 NVMe 제품 선택. 돈이 문제가 안된다면 4TB 제품까지 있다.
- 거치형 게임기(XBOX ONE, PS4): HDD가 기본 내장되어 있지만, SSD을 구매하여 교체하는 것도 가능하다. M.2는 인터페이스 자체가 달라서 사용 불가.[9]
  M.2 SATA 방식의 SSD는 2.5인치 컨버터로 연결할 수 있지만 NVME는 장착할 수 없다.
- 차세대 거치형 게임기(XBOX 코드명 스칼렛, PS5 등.): 이쪽은 아예 SSD가 내장된 채로 나올 예정이다. 따라서 펌웨어 단계에서 TRIM 등 SSD 기능이 제 기능을 할 것을 예상되고 있다.

이동식 저장소
- 공통: 컴퓨터 간 파일을 옮길 때 썼었다. 요즘은 파일은 인터넷으로 전송하고, SSD나 eMMC의 용량 부족 때문에 용량 확장용으로 기기 내부에 심어서 쓰는 경향이 늘어났다. 사실 플래시 메모리는 파일 쓰기 속도가 꽤 느리기 때문에 파일 옮기는 용도로는 외장 하드디스크를 사용하는 것이 효율적이다. 사실 원래 목적은 옛날에 널리 쓰였던 플로피 디스크(FDD)를 대체하기 위해서였으니...
- USB 메모리: 1만 원이면 64GB를 구매할 수 있으며 운영체제 설치용으로 8GB, 살 만한 고용량은 256GB, 창렬한 초고용량은 512GB제품까지 고를 수 있다. 다만 고용량 제품은 SSD를 구매하여 외장 하드 케이스를 씌우는 것이 가성비가 낫다. 과거에 썼던 저용량 USB는 공인인증서 저장용, 작은 파일 전송용 등으로 두고두고 쓸 수 있다.
- 외장 SSD: mSATA 크기의 작은 외장 SSD와 외장 하드 케이스를 씌운 외장 SSD가 있다. 모두 주머니에 들어가지만, 작은 것이 휴대하기 좋고, 큰 것이 가성비가 나은 편이다. 물론 넓게 보면 모두 외장 하드디스크에 비해 가성비 폭망이고, 256GB가 그나마 가성비가 좋다. 낙하가 두렵거나, 컴퓨터의 내장 SSD를 도저히 업그레이드 할 수 없을 때 구매한다.
- microSD 카드: 디지털 카메라(블랙박스)의 저장소로도 쓰이지만, 주로 스마트폰, 태블릿 PC, 노트북, 닌텐도 스위치, 초소형 PC(스틱 PC 등.), 싱글보드 컴퓨터(라즈베리 파이, 오드로이드 등.) 등 여러 스마트 장치에 심어 쓰면서 용량 확장을 꾀한다. 가성비는 64GB 제품, 살 만한 고용량은 128GB, 창렬한 초고용량으로는 512GB까지 확장할 수 있다. 현재 1TB 모델까지 나온 상황이다. 느리고 안정성은 좀 떨어지는 경향이 있지만 작은 크기 덕분에 웬만한 전자기기는 이를 쓴다.
- 표준 SD 카드: microSD가 너무나 널리 쓰여서 표준 SD 카드를 쓰는 곳은 과거와 달리 지금은 많지 않다. 규모의 경제도 만들지 못해 싸지도 않다. 대신 쓰기 속도가 microSD보다 빠르고, 안정적이기 때문에 고화질 사진,영상을 찍는 카메라, 캠코더에 주로 사용된다. 가성비는 128GB가 좋지만, 한번 촬영 나갈 때 그리 많이 찍지 않는다면 64GB 선에서 타협한다.
- CF 카드: 플래그십 디지털 카메라에 쓰인다. 쓰기 속도가 빠르고 안정적인 저장이 가능하기도 하지만, 구형 디지털 카메라를 쓴다면 선택의 여지가 없는 규격이기도 하며, 마이크로 드라이브 이래로 전문가용 인터페이스의 하위 호환 때문에 여전히 채용 되는 규격이기도 하다. IDE 인터페이스 저장장치이므로 산업용 기기의 구형 하드디스크가 망가졌을 때 이를 대체할 수 있다. 64GB가 가성비가 좋은데, 옛 카메라가 인식을 못 한다면 32GB를 쓰기도 한다(...)

5. 관련 문서

[1] AND, OR로도 가능하고 직관적이지만 실제 트랜지스터로 게이트를 구성하는 게 훨씬 복잡하고 작동도 느리다. 때문에 기초적인 설계는 AND와 OR로하고 전용 프로그램을 통해 NAND와 NOR로 변환하는 경우도 많다.[2] 이는 공정에 따라 2D냐 3D냐에 따라 크게 오가기 때문에 대략적인 수치로 받아들이면 된다.[3] 최근 생산하기 시작한 3D 낸드는 3만 회를 넘는 경우가 있다고 한다.[4] 3D 낸드는 더 내구성이 좋다. 삼성 제품은 셀당 1만회라는 경이로운 수치를 보여주기도 한다.[5] 현재 3D V-NAND 기술을 적용함에도 불구하고 최대 1000회 밖에 사용하지 못한다.[6] 그런데 삼성 840 EVO는 MLC에서 TLC로 전환되었음에도 가격이 전작과 똑같았다. 이 어이없는 상황을 두고 상당히 말이 많았는데, Pro 라인업은 MLC로 나오고 있고 2015년 현재 가격대가 안정화되었다.[7] Intel 660p는 NVMe 기반이긴 하나 쓰기 성능이 명확한 한계가 있어서 삼성 860 EVO나 WD Blue SSD와 비교 시 가격이 비슷해 메리트가 없다. 특히 대용량 파일 기록 시 SLC 캐시가 다 차버리면 속도가 100 MB/s밖에 나지 않는다.[8] 이론과 달리 QLC 대비 저장 밀도가 약 1.25배 올라간다고 한다[9] M.2 SATA 방식의 SSD는 2.5인치 컨버터로 연결할 수 있지만 NVME는 장착할 수 없다.

분류

플래시 메모리