8GB부터 16GB, 32GB, 64GB 그리고 128GB까지! 모바일기기에 탑재되는 낸드플래시 메모리의 진화는 계속되고 있습니다.

많은 사람들이 스마트폰과 같은 모바일기기를 통해 인터넷 서핑부터 셀피(selfie), 고화질 동영상 저장/감상까지 다양한 작업을 하면서 더욱 높은 성능의 모바일기기가 요구되고 있는데요. 그만큼 모바일 기기를 구성하는 반도체 부품, 그 중에서도 메모리 반도체의 성능이 더욱 중요해졌습니다.

스마트폰, 태블릿PC와 같은 모바일 기기는 일반적으로 eMMC(embedded Multi-Media Card)라는 내장메모리를 이용해 정보를 저장해왔는데요. 삼성전자는 지난 2월 세계 최초로 차세대 스마트폰에 탑재되는 업계 최대 용량의 128GB UFS 내장메모리를 양산하기 시작했습니다.

■ eMMC, 더 작고 슬림한 기기를 위한 메모리

eMMC(embedded Multi-Media Card)는 데이터 고속처리를 위해 모바일 기기에 내장하는 메모리 반도체인데요, 모바일기기의 보조 데이터 저장공간용으로 사용되는 탈착형 외장 메모리카드와 달리, eMMC(embedded Multi Media Card)는 컨트롤러와 낸드플래시 메모리가 패키지로 통합되어 제품에 내장되어 사용되는 메모리카드입니다.

모바일기기 업체들은 빠른 성능 구현은 물론 배터리 수명을 최대화 하기 위해 고성능·저전력 특성에 크기까지 작은 반도체 솔루션을 요구하고 있는데요, 삼성전자는 고사양 모바일 기기에 적합한 eMMC 솔루션을 제공해 많은 모바일기기 업체들이 차세대 시스템을 적기에 출시할 수 있도록 지원하고 있습니다.

특히 삼성전자는 이번 기존 eMMC 카드의 속도 한계를 뛰어넘는 프리미엄 UFS 라인업을 양산함과 동시에 기존 eMMC 내장메모리 규격인 ‘eMMC 5.0’보다 임의읽기 속도를 1.5배 높인 고성능 ‘eMMC 5.1’ 라인업도 양산에 돌입했습니다.

■ UFS가 선사할 보다 빠른 모바일 경험

UFS(Universal Flash Storage)는 차세대 초고속 플래시 메모리입니다. ‘UFS’는 국제 반도체 표준화 기구 ‘제덱(JEDEC)’의 최신 내장 메모리 규격인 ‘UFS 2.0’ 인터페이스를 적용한 제품인데요,

시스템 성능에 큰 영향을 미치는 임의읽기 속도가 외장형 고속메모리 카드보다 12배 이상 빠릅니다. 특히 ‘UFS’ 메모리는 SSD에서 사용중인 속도 가속 기능인 ‘커맨드 큐(Command Queue)’가 적용되었는데요,

커맨드 큐(Command Queue)는 내장 메모리카드의 성능 극대화를 위해 여러 입출력 데이터를 한번에 처리하는 기술로, 이를 적용해 기존 고성능 내장메모리(‘eMMC 5.0’)보다 2.7배 빠른 임의읽기 속도로 동작하면서도 소비전력은 절반 수준으로 낮출 수 있습니다.

또한 임의쓰기 속도는 외장 메모리카드보다 28배 빠른 14,000 IOPS를 구현해 스마트폰에서 초고해상도(UHD)의 컨텐츠를 보면서, 다른 여러 작업을 동시에 하더라도(멀티태스킹) 버퍼링 현상이 없어 더욱 스마트한 모바일 사용자 경험을 제공한답니다!

이는 사용자가 버퍼링 없이 고화질 동영상을 감상하고, 고사양 게임 또는 기타 작업을 즐길 수 있는 것인데요, 여러 개의 어플리케이션을 동시에 구동하면서 버퍼링 없이 파일을 업로드/다운로드할 수 있음을 의미합니다.

■ eMMC와 UFS, 어떻게 다른가?

UFS의 성능을 크게 향상시키는 데 기여한 두 개의 요소가 있습니다.

먼저, UFS엔 읽고 쓰는 별도의 전용 경로가 있는 LVDS(Low-Voltage Differential Signaling) 직렬 인터페이스가 있습니다. 이를 통해 UFS는 동시에 읽고 쓰는 쌍뱡향 소통이 가능하죠. 반면 eMMC 병렬 인터페이스는 한 번에 한 방향으로만 데이터를 전송할 수 있어 동시에 읽고 쓰는 것이 불가능합니다.

둘째, UFS는 실행해야 하는 명령어를 처리하는 커맨드 큐를 적용했습니다. 커맨드 큐는 여러 개의 명령어를 동시에 처리할 수 있고, 그에 따라 작업 순서도 변경되는데요. 그러나 커맨드 큐가 없는 eMMC는 한 가지 프로세스가 마무리된 후에야 다음 단계로 넘어갈 수 있습니다.

이 두 가지 요소가 결합 및 완성된 UFS 2.0은 eMMC 5.0 대비 연속 읽기 속도 1.4배, 연속 쓰기 속도 1.66배, 임의 읽기 속도 2.71배, 임의 쓰기 속도 1.07배를 향상시켰습니다.

■ 플래시 메모리의 진화

1984년 처음 등장 이후, 플래시 메모리는 지금도 많이 사용되고 있는 USB부터 디지털 영상처리와 모바일 경험을 좌우하는 SD카드와 마이크로SD 카드, 빠른 속도로 HDD를 대체하고 있는 차세대 저장장치 SSD, 모바일기기의 저장 용량을 좌우하는 eMMC에 이르기까지 많은 발전을 거듭했습니다. 삼성전자는 업계의 틀을 세우고 2002년부터 낸드플래시 메모리 시장을 주도하면서 업계 ‘최초’ 제품을 생산해왔는데요.

삼성전자는 반도체 기술 분야에서 20년 넘게 선두주자로 자리매김하면서 UFS 양산 체계를 갖춘 최초 업체이자 유일한 기업이 됐습니다. 이러한 UFS 솔루션은 업계에 거센 변화의 바람을 몰고 올 것으로 기대되고 있습니다.

앞으로도 소비자들의 편리하고 스마트한 모바일 라이프에 기여하기 위한 삼성전자의 노력은 계속될 예정인데요, 가까운 미래에는 또 어떤 혁신적인 기술들이 우리 눈앞에 펼쳐질까요?

☞ 삼성전자, 3비트 낸드플래시 기반 128GB 스마트폰용 내장메모리 양산
☞ 삼성전자, 세계 최초 스마트폰용 초고속 ‘128 기가바이트 UFS’ 양산

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지난 5월 21일, 서울 삼성동 코엑스에서 제 20회 대한민국 멀티미디어 기술대상 시상식이 열렸습니다.
대한민국 멀티미디어 기술대상은 1994년 시작되어, 올해로 20회를 맞는 국내 최고 권위의 상입니다.

삼성전자는 이번 대한민국 멀티미디어 기술대상에서 ’85형 UHD TV ’85S9’로 대통령상을, ‘갤럭시S4’와 ‘SSD 840’ 시리즈로 미래창조과학부 장관상을 수상했습니다.

미래창조과학부 장관상 수상의 쾌거를 보여 준 삼성 SSD 840 시리즈는 세계 최초로 개발된 3bit MLC NAND 플래시 기반 제품으로 성능과 안정성, 합리적 가격까지 3박자를 모두 갖춘 제품입니다. 출시 이후 시장 주력 용량을 120GB에서 250GB로 두 배 확대했고 500GB 이상 대용량 시장확대로 SSD 대중화에 기여했다는 평을 받고 있습니다.

■ PC의 새로운 심장 삼성 SSD 840, 월드 IT 쇼에서 주목받다

코엑스에서 열리고 있는 ‘월드 IT 쇼 2013’에서도 제 20회 대한민국 멀티미디어 기술대상 수상작들에 대한 관심은 이어졌습니다. 그 중 85형 UHD TV와 갤럭시 S4, SSD 840까지 3개 제품을 수상한 삼성전자 부스에는 방문객들이 끊이질 않았습니다.

PC 밖에 꺼내 놓고 쓰는 외장하드 못지 않은 SSD 840의 디자인이 사람들의 눈길을 사로잡았습니다. 오렌지 컬러가 적용된 심플하고 참신한 디자인도 돋보이지만, 삼성 SSD 840 시리즈가 놀라운 진짜 이유는 바로 SSD 840에 적용된 기술력입니다.

3bit MLC NAND 플래시는 기존 MLC NAND와 비교해 특성상 고성능 SSD에 부적합하다는 평가를 받고 있었는데요. 이러한 기술적 한계를 극복하고 SSD 840이 탄생할 수 있었던 것은 개발 주역들의 피땀 어린 노력이 있었기에 가능했다고 합니다!

시상식이 끝난 후, 수상자인 삼성전자 안병진 상무와 SSD 840 개발팀을 만나 소감과 SSD 840 개발 스토리를 들어 보았습니다. 자신들의 자식같은 SSD 840 시리즈가 이렇게 큰 상을 받았다는 사실에 다들 기쁨을 감추지 못했는데요, 지금부터 SSD 840 개발자들의 이야기를 들어보실까요?

■ Interview : 삼성 SSD 840 개발팀

Q. 미래창조과학부 장관상 수상을 진심으로 축하 드립니다. 수상소감 부탁 드려요.

안병진 상무
우리 개발자들은 오랜 시간 동안 긴장 속에서 제품을 개발합니다. 그 암흑 속에서 우리가 개발했던 제품이 세상에서 인정 받았다는 사실이 굉장히 감동적이고 가슴이 벅찹니다. 또 수상 제품 중 SSD 840이 유일한 컴포넌트 제품이더라고요. 그런데도 당당히 다른 완제품들과 어깨를 나란히 했다는 것은 삼성전자의 독보적인 기술이 객관적으로 인정받았다는 의미입니다.

Q. SSD 840이 미래창조과학부 장관상을 수상할 수 있었던 요인은 무엇일까요?

안병진 상무
컨트롤러 기술, 소프트웨어 기술, NAND 플래시 메모리 기술 등 이렇게 전혀 다른 분야의 사람들이 만나 이룬 팀워크가 독보적인 경쟁력이었다고 생각합니다. 저희는 오랜 시간 동안 동고동락하면서 매일  개발 회의를 했습니다. 이런 기술 회의를 통해 문제 해결, 기술적 한계를 극복하고 새로운 아이디어를 도출하는 등 상호 협업 체계가 완벽했기 때문에 우리만의 차별화된 제품을 개발할 수 있었고, 또 이렇게 큰 상을 수상할 수 있었다고 봅니다.

또 삼성전자는 SSD 제품화에 필요한 핵심부품인 NAND 플래시, DRAM, 컨트롤러 및 소프트웨어까지 모든 핵심기술을 독자적으로 보유, 개발하고 있는 전 세계 유일한 기업입니다. 그렇기 때문에 다른 회사보다 높은 요소 기술을 바탕으로 ‘Advanced Flash Management Algorithm 기술’을 구현해 불가능으로 여겼던 3bit MLC SSD를 고성능 고신뢰성 제품으로 세계 최초 개발한 것이죠, 이러한 요인들이 현재 세계 스토리지 시장에서 SSD의 폭발적인 성장과 대중화를 선도할 수 있도록 한 것입니다.

Q. 각 분야별로 담당한 업무와 SSD 840만의 자랑을 해주세요.

정우성 책임 / 컨트롤러 개발팀
컨트롤러 개발팀은 제품 기획단계에서 이 제품이 어떤 모습이 되어야하는지 고민하는 것부터 개발을 시작합니다. 이를테면, 이 제품의 성능은 어느 정도가 되어야 할지, 시장에서 이 제품의 위치는 어느 정도일지 등을 고민하면서 제품의 기본 구조를 갖추는 반도체를 개발하는 일이라고 보시면 됩니다.

특별히 SSD 840 개발에서는 하드웨어 오토메이션을 많이 늘리고 저전력 달성을 위한 노력을 많이 했는데요. 이런 부분들이 수상에 많은 기여를 한 것 같습니다. 초절전 Green SSD라고 하는데, SSD 840이 세상이 깨끗해지는데 도움을 준 것 같아서 뿌듯하네요!

원순재 수석 / 컨트롤러 개발팀
컨트롤러 개발팀은 고성능, 저전력에 초점을 맞춰 개발했습니다. 단적인 기술적인 성과를 얘기하자면 지금 나오는 여타 SSD 신제품들 중 삼성 SSD 840 시리즈보다 고성능, 저전력을 구현한 제품은 없다는 것입니다. 그만큼 SSD 840 시리즈의 기술 완성도가 높다고 볼 수 있지요.

최현진 책임 / 소프트웨어 개발팀
SSD 840 시리즈는 세계 최초로 3bit MLC NAND 플래시를 탑재했습니다. 2bit는 성능이 좋은 반면, 가격이 비싸 대중화가 어려웠습니다. 처음에는 3bit MLC NAND 플래시로 SSD를 만든다는 것은 말도 안 된다는 반응이었습니다. 가격은 조금 줄어드는 반면, 수명과 성능이 줄어 상품성이 없었기 때문입니다. 하지만 삼성전자는 컨트롤러 및 소프트웨어까지 모든 핵심기술을 독자적으로 개발하고 있기 때문에 기술적 한계를 극복한 것이죠.

권성남 책임 / 소프트웨어 개발팀
SSD 840 제품 개발 초기 단계 때부터 SATA 6Gbps 인터페이스에서의 최고 성능으로 개발하자는 목표를 가지고 소프트웨어 설계를 시작했습니다. SSD 840은 이미 SATA 6Gbps 인터페이스 표준 한계성능을 달성했기 때문에 SSD 840보다 뛰어난 경쟁모델은 없다고 자신할 수 있습니다.

임동진 책임 / 솔루션 PE팀
솔루션 PE팀은 펌웨어가 컨트롤러와 잘 동작을 하는지 테스트를 하고 있습니다. 펌웨어와 컨트롤러의 최적의 조합과 성능을 찾는 일을 하는 것이죠. 한마디로 유저들이 사용할 수 있게 SSD의 완성도를 높여 가는 일을 하고 있다고 보시면 됩니다.

방효재 수석 / 솔루션 개발팀
솔루션 개발팀은 SSD에 탑재되는 컨트롤러, NAND, DRAM 외 각종 능·수동 소자를 구성하고 배치하는 역할을 담당합니다. 저희는 세 가지 목표를 가지고 있는데, 첫 번째 목표는 전력을 얼마만큼 낮출 것이냐, 두 번째 목표는 대중화를 위한 원가절감, 세 번째 목표는 소비자를 사로잡을 케이스 디자인 구상입니다. SSD 840을 보면 다른 SSD에 비해 성능 뿐 아니라 디자인까지도 세심하게 신경 썼다는 걸 느끼실 겁니다.

Q. 앞으로의 목표는 무엇인가요?

안병진 상무
올해 삼성 SSD는 스토리지 시장의 SSD 대중화와 대용량 시대를 주도하고자 합니다. 향후 더욱 더 강력하고 멋진 제품을 통해 모든 분들이 SSD를 사용하는 날이 왔으면 좋겠습니다. SSD가 또 한 번의 도약을 할 수 있도록 저희 개발 팀원들도 최선을 다하겠습니다! 삼성 SSD 화이팅!

인터뷰 내내 SSD 840을 자랑하는 SSD 개발팀의 눈빛에서 강한 자부심이 느껴졌습니다. 중간중간 지난 날의 감회에 젖는 듯한 모습을 보며 그 동안의 노력들을 짐작할 수 있었는데요. 많은 어려움을 극복하고 탄생한 제품이 비로소 가치를 인정받았을 때 개발자로서 가장 보람을 느낀다는 그들, 앞으로도 멋지게 도약하는 SSD 개발팀의 모습을 기대하고 응원하겠습니다!

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