PLC 플래시: 차세대인가 아니면 신기루인가?

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스토리지 제조업체는 용량을 개선하고 비용을 절감하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다. 용량이 기가바이트에서 20TB 이상으로 증가한 플래시 스토리지보다 이러한 사실이 더 분명한 곳은 없습니다. 회전식 디스크의 성능은 훨씬 앞서 있으며, GB당 비용은 곧 HDD를 추월할 수 있습니다.

PLC(펜타 레벨 셀) 플래시는 3D NAND 기술을 기반으로 하는 최신 세대의 솔리드 스테이트 스토리지입니다. 이는 셀당 5비트를 사용하여 데이터를 저장하며, 단일 칩에 더 많은 볼륨을 약속하므로 제조업체는 GB당 비용을 낮추기를 희망합니다.

그러나 PLC 플래시는 여러 가지 타협을 의미합니다. 여기에는 내구성 감소, 컨트롤러 더 복잡함, 결과적으로 성능 저하 등이 포함됩니다. 이로 인해 특히 초기에는 PLC 플래시의 사용 사례가 제한될 수 있습니다.

NAND 플래시 스토리지의 초기 세대에는 SLC(단일 레벨 셀) 기술이 사용되었습니다. 현재는 거의 사용되지 않는 이 미디어는 셀당 하나의 상태(0 또는 1)만 저장할 수 있습니다. 그런 다음 업계에서는 4가지 상태를 저장하거나 결과를 전환할 수 있는 다중 레벨 셀 메모리를 개발했습니다.

트리플 레벨 셀(TLC)은 전압 스위치 수를 7개로 늘렸습니다. 셀당 4비트를 사용하는 QLC에는 16개의 상태 또는 15개의 스위치가 있습니다. 이는 현재 최고 용량의 NAND 스토리지입니다.

현재 30TB QLC SSD는 스토리지 공급업체에서 널리 판매되고 있으며, Pure Storage와 같은 일부 제조업체에서는 독점 48TB 드라이브를 출시하고 있습니다.

이는 플래시의 용량을 기존의 가장 큰 하드 디스크 드라이브보다 앞서게 하며, PLC 플래시는 용량을 훨씬 더 늘릴 수 있습니다. Pure의 국제 CTO인 Alex McMullen은 "향후 10년 내에" 300TB 용량의 시스템이 나올 것이라고 예측합니다.

PLC(및 QLC) 플래시의 개발은 데이터 쓰기에 사용되는 더 작은 전압을 관리하는 스토리지 컨트롤러 및 소프트웨어의 개선에 의해 주도되었습니다.

3D NAND가 칩 아키텍처의 표준이 되면서 제조업체는 게이트를 더 작게 만들지 않고 레이어를 추가하여 QLC를 실용적인 제안으로 만들고 PLC 플래시로의 길을 열었습니다.

그럼에도 불구하고 더 높은 용량의 PLC 플래시로 전환하는 데에는 어려움이 따릅니다. 그 중 가장 중요한 것은 칩의 전압 레벨 수입니다.

셀당 5비트를 갖는 PLC 플래시 드라이브는 32개의 전압 레벨을 보유하므로 전압 간의 차이가 매우 작습니다. 이는 컨트롤러가 정확하게 읽기가 더 까다롭고, 스토리지의 안정성을 잠재적으로 떨어뜨리며, 컨트롤러와 오류 수정 소프트웨어가 더 열심히 작동하게 되므로 I/O에 영향을 미칠 수 있습니다.

Pure의 McMullen은 "QLC에서 PLC로의 비트 밀도 최대 증가는 20%가 될 것이지만 매체의 예상되는 복잡성, 낮은 성능 및 취약성에 대한 엔지니어링과 관련하여 훨씬 더 큰 비용 부담을 안겨줄 것입니다."라고 말합니다.

QLC의 경우 충전 수준 차이가 약 6% 정도인 반면, PLC의 경우에는 3%로 떨어집니다. 예를 들어 이를 위해서는 MLC나 TLC 플래시보다 훨씬 더 강력한 오류 수정이 필요합니다.

"PLC는 동일한 실리콘 영역에 더 많은 비트를 가지고 있으므로 용량이 더 커야 하지만 데이터 안정성과 보존이 희생되어야 합니다."라고 NAND 플래시, SSD 및 SSA의 신흥 기술 및 트렌드 담당 부사장인 Joseph Unsworth는 말합니다. 가트너에서. "현재 시장에 상용화된 제품이 없기 때문에 NAND 밀도나 용량을 알 수 없습니다."

칩 설계자는 또한 더 많은 중복성을 구축해야 합니다. 이미 다른 유형의 플래시를 사용하는 제조업체에서는 마모되는 셀을 덮기 위해 모듈에 더 많은 용량을 추가합니다. 이 오버헤드는 PLC의 경우 더 높을 가능성이 높습니다.

아직 제조업체가 샘플을 출시하지 않았기 때문에 PLC 플래시에 대해 공개된 I/O 수치는 없지만 스토리지 공급업체는 성능 저하를 예상하고 있으며 PLC 플래시가 얼마나 오래 지속되는지에 대한 의문이 있습니다.

"Penta는 내구성이 떨어질 것입니다. 그것이 부인할 수 없는 메커니즘입니다. 각 충전 레벨 사이의 델타가 작아질수록 더 신중하게 프로그래밍해야 하므로 더 느리게 작동합니다."라고 Pure의 McMullen은 말합니다.