뉴스 속 낯선 반도체 용어들, 꼭 어려운 사전에서만 확인해야 할까?
반도Chat과 함께라면 잠깐의 출퇴근 시간 동안에도 손쉽게 반도체를 이해할 수 있다. 지금 바로 13개의 ‘반도Chat’ 에피소드를 돌아보며, 다시 한번 반도체 세계 속으로 떠나보자!

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스마트폰, 노트북, 컴퓨터 등의 전자 기기를 구매할 때 중요한 요소 중 하나는 용량이다. 128GB, 512GB, 1TB 등의 숫자는 메모리의 용량을 의미한다.

최근 전자 기기가 고성능화, 경량화됨에 따라 메모리 반도체 역시 고용량은 물론이고 소형화, 저전력 기술을 요구받고 있다. 이번 에피소드에서는 이러한 메모리 트렌드를 대표하는 솔루션, ‘UFS’를 소개한다.

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MAP 1. 전자 기기에서 필수 불가결한 존재

UFS를 자세히 이해하려면 먼저 플래시 메모리에 대해 알아야 한다. 플래시 메모리란, 비휘발성 메모리로, 전원이 꺼지면 정보를 모두 잃어버리는 D램이나 S램과 달리 전원이 끊겨도 데이터를 전기적으로 보존하는 것이 특징이다. 플래시 메모리는 반도체 칩 내부의 전자회로 형태에 따라 직렬로 연결된 낸드(NAND) 플래시와 병렬로 연결된 노어(NOR) 플래시로 구분된다.

낸드 플래시와 노어 플래시는 각 특성에 따라 다양한 반도체와 결합되어 서버, 모바일 기기, PC, 자동차 등에서 고성능 스토리지(저장 장치)로 활용된다.

그렇다면 플래시 메모리를 활용한 스토리지(저장 장치) 솔루션에는 어떤 것이 있을까? 먼저, 모터와 같은 기계적인 장치 없이 낸드 플래시에 데이터를 저장하는 SSD(Solid State Drive)가 있다. SSD는 빠른 데이터 접근 속도와 내구성으로 서버, 데이터센터, PC, 자동차 등에서 활용된다. 또한 고속 컨트롤러와 고성능 낸드 플래시를 결합해 작은 크기와 저전력을 갖춘 UFS(Universal Flash Storage)와 eMMC(embedded Multi Media Card)는 모바일, 웨어러블, 자동차 등에서 주로 사용된다. 더불어 스마트폰, 카메라, PC 등 여러 장치에서 고사양 콘텐츠의 원활한 작업을 돕는 SD카드와 마이크로 SD카드도 있다.

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MAP 2. eMMC와 UFS, 무엇이 다를까?

eMMC와 UFS 모두 고속 컨트롤러와 낸드 플래시를 결합한 솔루션이지만, 작동 원리에 차이가 있다. eMMC는 두 장치 간 데이터를 교대로 교환하는 ‘병렬식 통신’을 사용한다. 데이터를 한 번에 하나씩 읽거나 쓰는 방식이다. 반면, UFS는 데이터를 동시에 읽고 쓰면서 양방향으로 소통할 수 있는 ‘직렬식 통신’을 사용한다. eMMC는 단방향 도로, UFS는 양방향 도로에 비유할 수 있다.

eMMC는 병렬식 인터페이스로 만약 많은 양의 데이터를 더 빠르게 보내야 한다면 선 개수를 늘려야 하고, 선 하나라도 문제가 생기면 신호 노이즈가 생겨 전체 데이터를 주고받는 데 영향을 미칠 수 있다. 반면, UFS는 읽기와 쓰기 작업에 별도의 전용 경로가 있는 LVDS(Low-Voltage Differential Signaling) 직렬 인터페이스를 사용하기에, 동시에 읽고 쓰는 멀티태스킹이 가능하다. 이에 따라 eMMC보다 더 빠른 데이터 전송 속도를 제공한다.

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MAP 3. 점점 작고 강력해지는 UFS 세상

2015년, 삼성전자는 세계 최초로 스마트폰용 128GB UFS를 양산하며 초고속 UFS 시대를 열었다. 뒤이어, 2017년에는 업계 최초로 512GB UFS를 출시했다. 256GB UFS보다 용량을 2배 늘리면서, 손톱만 한 패키지의 크기(11.5 X 13 X 1.0mm)는 그대로 유지한 것이 특징이다. 이에 더하여 2022년에는 무려 1TB의 용량을 지닌 UFS 4.0 구현에 이르렀다.

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MAP 4. 모바일 경험을 확장하는 차세대 스토리지! UFS 4.0

UFS 4.0 메모리는 차세대 UFS 4.0 규격에 맞춰 더욱 대역폭이 향상된 솔루션이다. 가장 큰 장점은 연속 읽기/쓰기 속도다. 업계 최고 수준의 연속 읽기 속도 4,200MB/s, 연속 쓰기 속도 2,800MB/s를 제공하며, 데이터 전송 대역폭은 이전 세대(모바일용 UFS 3.1)의 2배인 23.2Gbps에 달한다.

이를 통해 대량의 고화질 사진을 한 번에 빠르게 확인하거나, 초고해상도 디스플레이에서 다양하고 복잡한 작업을 동시에 실행하더라도 빠르고 원활하게 처리할 수 있다. 이 모든 기능을 11 x 13 x 1.0mm의 작은 크기에 담았으며, 무려 1TB에 달하는 대용량을 지원한다. 또한 이전 세대 대비 약 45% 이상 개선된 전력 효율로 제공한다. 여기에 삼성전자는 세계 최초로 ‘UFS 4.0용 인터페이스 IP’ 기술을 개발해 UFS 4.0 규격을 지원하는 컨트롤러 칩에 적용했다. 해당 기술을 통해 고속 데이터 전송 시에도 오류가 발생하지 않는 에러 프리(error-free) 전송을 보장해 사용자의 모바일 경험을 더욱 향상시켰다.

* 인터페이스 IP: 효율적인 고속 네트워크 통신을 통해 원활한 데이터 이동을 돕는 기술

모바일 기기에선 보안 기능 역시 무척 중요하다. 많은 사용자들이 편리한 일상을 위해 모바일 기기에 은행 정보나 생체 인증 정보를 저장하여 사용하기 때문이다.

이에 따라 삼성전자 UFS에는 사용자 개인 정보와 중요 데이터를 보호하는 보안 기술이 포함되어 있다. 바로, RPMB(Replay Protected Memory Block)이다. RPMB는 중요한 데이터를 메모리의 특정 블록에 안전하게 저장하여 보호한다. UFS 4.0에는 Advanced RPMB 기술이 적용되어 이전 세대 대비 보안 데이터에 대해 약 1.8배 빠른 읽기, 쓰기가 가능하다.

이렇게 초소형, 저전력, 대용량, 높은 보안 기능까지 고루 갖춘 UFS 4.0은 스마트폰 등 모바일 기기뿐 아니라 AR·VR 기기, 자동차 등 광범위하게 확산될 것으로 예상된다.

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MAP 5. 인포테인먼트(IVI) 최적의 솔루션! 차량용 UFS 3.1

플래시 메모리는 모바일뿐 아니라 자동차에서도 필수적이다. 음악, 비디오, 내비게이션 등의 인포테인먼트 데이터를 저장하고, 차량 제어 시스템의 효율적인 운영 등에 사용되기 때문이다. 따라서 자동차에서 사용자 경험이 향상될수록 차량용 UFS의 성능 역시 중요해진다.

삼성전자는 2017년 업계 최초로 차량용 128GB UFS를 선보였으며, 2023년에는 업계 최저 소비 전력을 자랑하는 차량 인포테인먼트용 UFS 3.1 메모리를 양산했다. 해당 솔루션은 128GB, 256GB, 512GB 등의 다양한 제품군을 갖추었다. 특히 256GB 제품은 이전 세대보다 소비전력이 약 33% 개선되었으며, 연속 읽기 속도 2,000MB/s, 연속 쓰기 속도 700MB/s를 자랑한다. 이를 통해 자동차 배터리 전력을 효율적으로 운용할 수 있다.

차량용 반도체 시장에서는 제품의 성능뿐 아니라 안정성과 신뢰성도 중요하다. 삼성전자의 차량용 UFS 3.1은 영하 40℃에서 영상 105℃까지 폭넓은 온도 범위에서 안정적인 성능을 보장함으로써 차량용 반도체 품질 기준인 *AEC-Q100 Grade2를 달성한 바 있다. UFS 3.1은 차세대 자동차 시장 트렌드에 걸맞은 최적의 솔루션으로 기대를 모으고 있다.

* AEC-Q100(Automotive Electronic Council): 자동차 부품 협회에서 자동차 전자 부품에 대한 신뢰성 평가 절차 및 기준을 규정한 것으로, 전 세계에서 통용되는 기준. Auto Grade는 온도 기준에 따라 0~3단계로 나뉜다

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MAP 6. 삼성전자 메모리 기술로 나아갈 미래

ChatGPT와 같은 생성형 AI는 사용자의 요구에 따라 텍스트, 이미지, 동영상, 음악 등의 콘텐츠를 생성하는 데 많은 데이터를 필요로 한다. AI의 급격한 성장은 급진적인 메모리 발전을 요구하고 있으며, 이를 위해서는 DDR6, HBM4, GDDR7, UFS 5.0 등의 차세대 고대역폭, 저전력 메모리와 새로운 인터페이스, 첨단 패키지 등의 기술이 필요하다.

삼성전자는 이러한 요구를 반영하기 위해 미래 솔루션과 신사업 발굴을 지속 진행하고 있으며, 이를 통해 우리 일상 속 다양한 기기에서 더욱 편리하고 풍부한 사용자 경험을 제공할 예정이다.

모바일, 자동차 어디든 OK! 손바닥만 한 전자 기기에도 쏙 들어가는 작은 몸집으로 초고성능, 대용량을 지원하는 UFS에 대해 더 알아보고 싶다면 삼교시 탐구생활 ‘UFS’ 편을 참고해 보자.

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스마트폰이 제대로 작동되려면, 반드시 필요한 것이 모바일용 메모리다. 손바닥만 한 작은 스마트폰 크기에 걸맞게 모바일용 메모리 역시 콤팩트한 크기에 뛰어난 성능이 요구되고 있다. 여기, 1.0mm의 크기지만, 저전력, 고성능, 고용량, 그리고 보안까지 보장되는 모바일 스토리지가 등장했다. 이름하여, UFS(Universal Flash Storage). 삼성전자 반도체에 등장한 모바일 스토리지 UFS의 엄청난 스펙을 영상으로 확인해 보자.

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올해는 ‘세계 최초로 24Gbps급 전송 지원 인터페이스(Interface) IP를 적용한 UFS 4.0 제품’으로 제품상을, ‘AI 활용 반도체 수율/불량 분석 방법론 개발’로 기술혁신상을 수상한 것. 이번 수상의 주역들과 함께, 두 기술에 대해 자세히 살펴보자.

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‘세계 최초’ 24Gbps급 전송 지원 인터페이스 IP 적용 기술

대규모 데이터를 활용하는 AI 등의 응용처가 확장되면서 데이터 전송 속도와 저장 용량이 계속 증가하고 있다. 이에 따라 고속 데이터 전송 기술 및 이를 활용한 제품 개발에 귀추가 주목되고 있다. 그리고 그 중심에 인터페이스 IP 기술이 있다.

인터페이스 IP는 효율적인 고속 네트워크 통신을 통해 원활한 데이터 이동을 돕는 기술로, *UFS와 같은 고속 데이터 처리 기술을 지원하고 이는 제품의 토대가 된다. 따라서 많은 기업이 이를 선제적으로 개발하기 위해 노력하고 있다. 이러한 환경 속에서 탄생한 기술이 바로, 이번 IR52 장영실상에서 제품상을 거머쥔 ‘24Gbps급 전송 지원 인터페이스 IP 적용 기술’이다.

* UFS(Universal Flash Storage) : 휴대전화나 태블릿 등의 디지털 기기에 사용되는 플래시 메모리의 한 종류로, 빠른 데이터 전송 속도와 저전력을 지원해 빠르고 효율적인 데이터 저장 및 읽기를 가능케 한다.

삼성전자는 해당 기술을 UFS 4.0 규격을 지원하는 컨트롤러 칩에 세계 최초로 적용했다. UFS 4.0은 기존 UFS 3.1 대비 데이터 전송속도를 2배 향상하고 전력 효율은 45% 개선한 제품으로, 이를 통해 UFS 시장에서 높은 점유율을 확보했다.

이러한 독보적 기술을 탄생시킨 주역, 파운드리사업부 IP개발팀 정영진 PL, 임병현 TL, 김성윤 TL, 메모리사업부 Controller개발팀 정용우 TL에게 해당 기술의 특성과 향후 발전 방향에 대해 물었다.

Q. 이번에 선보인 인터페이스 IP 기술은 현재 모바일 시장에 어떤 변화를 일으켰나요?

세계 최초 UFS 4.0용 인터페이스 IP는 이전 세대 대비 전송 속도와 전력 효율을 개선한 기술입니다. 이에 더해 고속 데이터 전송 시 오류가 발생하지 않는 error-free 전송을 보장함으로써 사용자의 모바일 경험을 향상시킬 수 있습니다. 해당 기술은 프리미엄 모바일 제품에 적용되고 있으며, 이전 규격(UFS 3.1)을 지원하는 환경에서도 UFS 4.0 시장이 빠르게 확장되고 있습니다. 더불어 오토모티브 제품에서 필요로 하는 대역폭과 응답 시간에 개선 효과가 있어 해당 시장에서 적용 또한 늘어날 것으로 예상됩니다.

Q. ‘세계 최초’라는 타이틀을 얻기까지, 여러 기술적 어려움을 극복하는 과정이 있었다고 들었습니다.

맞습니다. ‘세계 최초’로 인터페이스 IP 기술을 개발하고 ‘적용 제품까지 확보’하는 매우 도전적인 과제였습니다. 신규 사양의 인터페이스 IP를 선보이기 위해서는 먼저 국제 반도체 표준화 기구(JEDEC), 모바일 산업 프로세서 인터페이스(MIPI) 등과 같은 국제 표준 규격 단체와 차세대 기술 규격에 대한 제정 논의가 필요했습니다. 우리 연구진은 이와 동시에 신규 기술에 대한 사양 예측, 모니터링을 통한 선행 기술 개발, 그리고 제품에 탑재될 IP 개발을 병행했습니다.

그러나 신규 기술에 대한 예측은 언제나 변경 될 수 있기에, 이점을 늘 고려하며 IP 설계를 진행해야 한다는 어려움이 있었습니다. 따라서 IP를 검증할 수 있는 다양한 로직 설계 검증 기법을 활용했습니다. 또한, 각 인터페이스 개발자 간의 정확한 역할 분담과 빠른 의사 결정을 통해 개발 시간을 단축했습니다. 결과적으로 UFS 사양 확정 전에 IP 개발을 완료함으로써 해당 기술을 세계 최초로 선보일 수 있었습니다. 이러한 과정은 가시적인 성과 도출뿐 아니라, 기술적으로 한 단계 성장할 수 있는 계기가 되었습니다.

Q. 향후 고속 인터페이스 IP 기술에 기반한 UFS 제품 개발 계획도 궁금합니다.

ChatGPT와 같은 생성형 AI는 사용자의 요구에 따라 텍스트, 이미지, 동영상, 음악 등의 콘텐츠를 생성하는 데에 많은 데이터를 필요로 합니다. 이에 따라 UFS와 같은 데이터 저장 장치의 대역폭 확장에 대한 요구가 계속되고 있습니다. 이를 충족시키기 위해 국제 표준 단체와 업계는 차세대 규격 제정을 위한 논의를 진행 중입니다.

삼성전자 파운드리사업부 IP개발팀은 차세대 제품에 탑재될 신규 인터페이스 IP 역시 최초로 선보이기 위해 노력하고 있습니다.  이를 통해 스마트폰, 자동차, 서버 등 우리 일상에서 사용되는 다양한 기기에서 더욱 편리하고 풍부한 사용자 경험을 제공하고자 합니다.

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AI 활용 반도체 수율/불량 분석 방법론 개발을 통한 기술 혁신

반도체 경쟁력을 확보하기 위해선 설계, 공정, 제조 기술 외에도 불량 분석이 중요하다. 삼성전자 파운드리사업부 ‘PE(Product Engineering)’팀은 최근 AI 기술을 활용한 반도체 불량 분석 방법론을 개발하고, 이를 반도체 공정에 적용했다.

웨이퍼 불량 Map Pattern을 자동으로 분석하는 방법론과 공정 불량 인자 검출 자동화 기법을 접목한 것. 또한, 공정 미세화로 신규 난제가 증가함에 따라, 불량 분석 역량을 향상시키기 위한 전문가를 적극 양성하고, 성취감을 고취할 수 있는 조직 문화를 조성해 제품 경쟁력 강화에도 기여했다. 이를 통해 PE팀은 IR52 장영실상 기술혁신상을 수상했다.

기술 혁신은 산업 발전의 단단한 초석이 되는 일이기에, PE팀에서는 이번 프로젝트에 대한 책임감과 기대가 남달랐을 것. 해당 기술 혁신의 주역, 파운드리사업부 PE팀 오길근 PL과 김정환 TL, 윤방한 TL, 파운드리사업부 PA3팀 윤민홍 님에게 지난 과정에 대해 물었다.

Q. 이번 기술 혁신 과정에서 성공을 위해 특별히 중요하게 여긴 점이 있다면 무엇인가요?

반도체 경쟁력을 확보하기 위해서는 문제를 발견하고 개선하는 과정이 필수불가결하며 이를 위해서는 많은 인적, 물적 자원과 시간이 필요합니다. 또한, 기술적인 문제로 인해 예상치 못한 난관이 언제나 발생할 수 있습니다. 그렇기 때문에 실무진이 해당 과제의 필요성과 방향성을 충분히 이해하고, 이를 바탕으로 같은 목표를 향해 나아갈 수 있게끔 하는 조직 문화가 필수적입니다.

이번 기술 혁신은 팀원들이 해당 프로젝트에 대한 높은 이해와 지식을 바탕으로 기술적인 문제 해결에 적극적으로 참여했고, 아이디어로만 머물러 있던 부분을 차근차근 현실화할 수 있었던 점이 있었기에 가능했습니다. 특히, 다수의 팀원들이 AI/Machine Learning 등의 교육을 이수할 수 있도록 지원해 전문가를 지속 양성했고, 리더는 관련 기술을 보유한 사내·외 전문가와의 교류를 통해 프로젝트에 대한 몰입도를 높일 수 있었습니다.

Q. 앞서 언급한 예상치 못한 난관은 무엇이었나요?

웨이퍼 테스트 이후 바로 불량의 원인과 비율을 식별할 수 있다면 많은 자원을 절약할 수 있겠다는 기대감으로 ‘AI 활용 Wafer Map 분석’ 프로젝트를 시작했습니다. 그러나 초반에는 우려가 많았습니다. 새로운 기술이 실제로 업무에 적용되고 효과를 내는 것도 쉽지 않은 일이니까요.

수년간 관련 논문을 조사하며 우리의 조건과 상황에서 어떤 차별화를 가져올 수 있을지 고민했습니다. 이를 바탕으로 관련 부서를 설득하는 과정을 거쳤습니다. 그리고 우리가 생각한 기술을 바로 실현해 볼 수 있는 조직과 끈끈한 협업을 진행했으며, 이러한 과정을 통해 해당 프로젝트의 의미와 성과를 입증할 수 있었습니다.

Q. PE팀에서는 이번 수상이 지니는 의미에 대해 어떻게 생각하나요?

이번 수상은 가시적인 성과 외에도 지니는 의미가 많습니다. PE팀은 직접 공정이나 제품을 개발하는 팀이 아니기에 외부에 잘 드러나지 않는 부서입니다. 이번 수상을 계기로 평가·분석 역시 반도체 산업의 한 축을 담당하는 주요 분야임을 알리고, 팀원 모두 자부심을 바탕으로 세계 최고의 분석 경쟁력을 갖춘 엔지니어로 성장하며 앞으로 더 많은 것을 해낼 수 있길 기대합니다.

Q. 이번 수상을 발판으로 앞으로 나아갈 방향도 궁금합니다.

우리는 이제 시작이라고 생각합니다. 단기적으로는 이번 수상 기술을 실제 업무에 완전히 녹여 실질적인 경쟁력 확보에 주력할 계획입니다. 중장기적 목표로는 설비, 공정 데이터와 연계해 문제점을 자동으로 발굴, 개선하는 방안을 검토하고 있습니다. 향후 삼성전자 반도체가 파운드리 산업에서 독보적인 기술 경쟁력을 갖추는 데에 있어 확실한 길잡이가 되고자 합니다.

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이렇듯 삼성전자 반도체는 고유의 혁신 DNA를 기반으로, 차세대 기술 개발에 앞장서고 있다. 오늘도 반도체 소재, 제품 개발부터 양산에 이르는 모든 단계에서 선도적인 기술 발전을 위해 힘쓰는 연구원들에 대한 많은 격려와, 앞으로 삼성전자가 그려 나갈 반도체 산업의 미래를 기대해 주길 바란다.

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eUFS는 저전력과 고성능을 동시에 추구하는 메모리로, 모바일 기기에 내장하는 저장용 메모리 반도체인 eMMC(embedded Multi Media Card) 보다 읽기/쓰기 속도가 빨라 eMMC를 대체하는 스마트폰용 차세대 메모리로 꼽히고 있습니다.

유니버설 플래시 스토리지(UFS), 메모리 카드 성능의 한계를 뛰어넘다!

UFS는 국제 반도체 표준화 기구 ‘제덱(JEDEC)’의 내장 메모리 규격인 ‘UFS 인터페이스’를 적용한 차세대 초고속 플래시 메모리입니다. 2013년 UFS 2.0 표준이 제정된 이후, 최근 2020년 UFS 3.1 버전까지 발표됐습니다.

UFS는 스마트폰과 태블릿PC 등의 전자제품을 위한 플래시 스토리지 규격인데요. 오래 전부터 모바일 제품에 사용됐던 스토리지 솔루션인 eMMC와 SD카드보다 빠른 속도와 저전력, 높은 신뢰성이 장점으로 부각되며 각광받고 있습니다.

UFS와 eMMC의 가장 큰 차이점은 데이터 전송 방식의 차이입니다. 데이터를 읽고 쓰는 방식이 병렬에서 직렬로 바뀌었으며, 쌍방향 소통이 가능해진 것이죠. UFS는 LVDS(Low-Voltage Differential Signaling) 직렬 인터페이스를 통해 동시에 읽고 쓰기가 가능한 반면, eMMC는 라인 숫자가 많아도 한 번에 읽기 또는 쓰기의 한 작업만 할 수 있어 동시에 두가지 작업이 불가능합니다.

플래시 메모리 NO.1
삼성전자의 세계 최초 UFS 양산 히스토리

플래시 메모리는 우리에게 익숙한 USB부터 손톱만한 크기에 많은 데이터를 담을 수 있어 모바일 전자기기에 두루 사용되는 (마이크로)SD 카드, 빠른 속도로 HDD를 대체하고 있는 차세대 저장장치 SSD, 모바일 및 태블릿의 저장용량을 실질적으로 규정했던 eMMC에 이르기까지 많은 발전을 거듭했습니다. 삼성전자는 UFS 솔루션이 기존 널리 쓰이던 eMMC를 대체할 차세대 초고속 플래시 메모리로써 업계에 거센 변화의 바람을 몰고 올 것을 예상해, 업계 최초로 UFS 양산 체계를 갖추고, 2015년 1월 128GB UFS를 세계 최초로 양산했습니다.

그리고 2016년 기존 고성능 마이크로 SD카드보다 5배 이상 빠른 초고속 256GB UFS 카드를 세계 최초로 양산하기도 했습니다. UFS는 보통 내장 메모리로서 스마트폰 등 전자제품 내부에 고정됐지만, 탈착이 가능한 메모리 카드 형태로 출시돼 SD카드를 대체할 차세대 외장 스토리지로도 주목 받았는데요. 이 제품은 외장형 메모리카드 중 최대 용량과 최고 속도를 구현한 것으로, 당시 2.5인치 SSD와 동일한 속도(530MB/s, 연속 읽기속도)를 달성하기도 했습니다. 내장 메모리는 물론 외장형 메모리까지 개발해 초고속 외장 메모리 카드 시장을 개척한 것이죠.

삼성전자는 2017년 9월에 차세대 자동차용 128GB eUFS를 세계 최초로 선보이며 모바일 기기를 넘어 차량용 메모리까지 이르는 프리미엄 메모리 시장 확대에도 힘을 쏟았습니다.

삼성전자의 세계 최초 UFS 양산은 용량에서도 단연 돋보였습니다. 2015년 128GB eUFS를 선보인 후 1년만인 2016년 256GB eUFS를 양산, 2017년 512GB eUFS를 출시한데 이어 2019년 1월에는 1TB eUFS를 양산하며 세계 최초로 테라바이트 모바일 메모리 시장을 개척했습니다. 이로 인해 소비자들은 스마트폰에 외장 메모리를 추가하지 않고도 프리미엄 노트북 수준의 용량을 사용할 수 있게 된 것입니다.

역대 최고 속도! FHD 영화 4초 만에 저장하는 ‘eUFS 3.1’

삼성전자가 지난달 세계 최초로 양산한 ‘512GB eUFS 3.1’은 기존 512GB eUFS 3.0 보다 약 3배 빠른 연속 쓰기 속도(1,200MB/s)로 FHD(5.0GB 기준) 영화 1편을 약 4초만에 저장할 수 있는데요. 스마트폰에 ‘512GB eUFS 3.1’ 메모리를 탑재하면 8K 초고화질 영상이나 수 백장의 고용량 사진을 빠르게 저장할 수 있어 더욱 편리한 스마트 라이프를 즐길 수 있습니다.

삼성전자는 2015년 플래그십 스마트폰에 UFS 솔루션을 적용한 이후 현재까지 그 시장을 확대하며 스마트폰의 놀라운 기술 혁신을 이뤄내고 있는데요. 컴퓨터보다 빠른 스마트폰의 기반에 이 UFS 솔루션이 있는 것입니다.

이처럼 스토리지계에 혜성처럼 등장한 UFS 솔루션은 내장형부터 외장형 스토리지까지 무한한 가능성을 지니고 있습니다. 앞으로도 삼성전자는 모바일 기기의 신세계를 열기 위해 UFS 솔루션에 대한 꾸준한 연구를 이어나갈 것인데요. 또 어떤 고성능, 고용량을 갖춘 제품으로 세계를 놀라게 할지 기다려집니다.

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‘플래시 메모리’의 진화

전원이 꺼지면 기억된 정보를 모두 잃어버리는 D램, S램과 달리 플래시 메모리는 전원이 꺼져도 데이터를 보존하는 비휘발성 메모리입니다.

플래시 메모리의 용량이 크게 증가한 이래, △다양한 모바일기기에 사용되는 SD카드와 마이크로SD카드 △고속 컨트롤러와 낸드플래시를 통합한 패키지로서 모바일기기의 내장 메모리 eMMC(embedded Multi-Media Card) △eMMC 대비 3배 이상의 속도로 데이터를 저장할 수 있는 eUFS(embedded Universal Flash Storage) △HDD를 빠르게 대체하고 있는 차세대 대용량 보조기억장치 SSD(Solid State Drive)에 이르기까지 우리 생활의 모든 곳에서 사용되고 있는데요. 삼성전자는 2002년부터 플래시 메모리 시장을 주도하고 있습니다.

차세대 고속 플래시 메모리, UFS (Universal Flash Storage)

UFS는 국제 반도체 표준화 기구 ‘제덱(JEDEC)’의 최신 내장 메모리 규격인 ‘UFS 2.1’ 인터페이스를 적용한 차세대 초고속 플래시 메모리입니다..

스마트폰, 태블릿PC와 같은 모바일기기는 기존 eMMC(embedded Multi Media Card)라는 내장 메모리를 사용하여 정보를 저장해왔습니다. 삼성전자는 2015년 1월 세계 최초로 128GB eUFS를 양산하며 ‘UFS(Universal Flash Storage)’ 시장을 창출했고, 2017년 12월 512GB eUFS를 양산하기까지 사용자들에게 더욱 빠른 모바일 경험을 선도적으로 선사하고 있습니다.

eMMC 병렬 인터페이스는 한 번에 한 방향으로만 데이터를 전송할 수 있어 동시에 읽고 쓰는 것이 불가능했지만, UFS는 읽고 쓰는 별도의 전용 경로가 있는 LVDS(Low-Voltage Differential Signaling) 직렬 인터페이스가 있어 동시에 읽고 쓰는 쌍방향 소통이 가능합니다. 또한 UFS는 SSD에서 사용되는 속도 가속 기능인 ‘커맨드 큐(Command Queue)’를 적용해 기존 고성능 내장 메모리(eMMC 5.0)보다 3배 빠른 임의 읽기 속도로 동작하면서도 소비전력은 절반 수준으로 낮췄습니다.

삼성전자, 혁신적인 기술로 UFS 시장을 창출하다

삼성전자는 메모리 반도체 기술 분야에서 20년 넘게 선두주자로 자리매김하면서 UFS시장을 활짝 열었습니다.

2015년 1월 초고속 UFS 메모리 시대를 연 ‘128GB UFS’는 기존 외장 메모리카드보다 임의쓰기 속도가 28배나 빠른 14,000 IOPS를 구현했습니다. 사용자들이 모바일기기에서 UHD 콘텐츠를 보며 다른 작업을 동시에 하더라도 버퍼링 현상 없이 이용할 수 있도록 제공한 것인데요. 삼성전자는 이를 통해 글로벌 소비자에게 더욱 스마트한 모바일 라이브를 선사하는데 기여하게 됐습니다.

삼성전자는 ‘128GB eUFS’ 출시 후 1년이 지난 2016년 2월에는 업계 유일의 ‘256GB eUFS’를 양산하며 메모리 스토리지 시장 성장의 패러다임을 용량 중심에서 성능 중심으로 한 단계 레벨업 했는데요.

시스템 속도에 가장 큰 영향을 미치는 것은 임의 읽기/쓰기 속도인데요. 256GB eUFS는 기존 128GB eUFS 제품(19,000/14,000 IOPS) 대비 2배 이상 빠른 45,000/40,000 IOPS의 임의 읽기/쓰기 속도를 달성해 스마트폰의 성능을 크게 향상시켰습니다.

삼성전자는 eUFS 라인업을 차량용 메모리까지 확대하며 프리미엄 메모리 시장확대에 나섰습니다.

삼성전자의 자동차용 ‘128GB eUFS’는 고사양 자동차의 차세대 ADAS(Advanced Driver Assistance Systems, 첨단 운전자 지원 시스템) 및 인포테인먼트, 대시보드 시스템에 최적화된 메모리로 스마트기기와 연결되어 다양한 멀티미디어 기능을 수행합니다.

이 제품은 ‘JEDEC UFS 2.1’ 규격을 만족시켰을 뿐만 아니라, 2018년 1분기 표준 예정인 차세대 차별화/고성능 메모리 규격 ‘JEDEC UFS 3.0’에서 요구되는 ‘데이터 리프레쉬’ 기능과 ‘온도감지’ 기능까지 함께 구현해 자동차용 반도체의 가장 중요한 요소인 신뢰성과 안정성을 극대화 했습니다.

삼성전자는 ‘256GB eUFS’가 출시된 지 21개월 만인 2017년 12월, 용량을 2배로 늘린 ‘512GB eUFS’를 양산했는데요. 이는 삼성전자의 최첨단 64단 512Gb V낸드가 적용된 제품으로 용량은 2배 늘었지만 패키지 크기와 성능은 유지, 소비전력 증가를 최소화했습니다.

‘512GB eUFS’를 사용하면, 10분짜리 4K UHD(3840×2160) 동영상을 130편 연속 녹화할 수 있으며, 스마트폰에 저장된 5GB 풀 HD 영상을 기존 마이크로SD카드보다 8배 이상 빠른 6초대에 SSD로 전송할 수 있습니다. 그렇다면 최고의 성능과 용량을 자랑하는 ‘512GB eUFS’는 어떻게 만들어졌을까요?

모바일기기 사용자의 편의성을 향상시키다, ‘512GB eUFS’

2015년 1월 스마트폰용 ‘128GB eUFS’ 양산으로 UFS 시장을 창출한 삼성전자는 2016년 2월 ‘256GB eUFS’에 이어 2017년 12월 업계 유일하게 ‘512GB eUFS’ 라인업을 출시했습니다. 256GB UFS보다 용량은 2배 더 많아졌지만 손톱만 한 패키지*의 크기를 그대로 유지했습니다.
*256GB size = 11.5 X 13 X 1.2mm / 512GB size = 11.5 X 13 X 1.0mm

이는 64단 512Gb V낸드 칩을 8단으로 적층해 512GB의 용량을 구현*하고, 낸드 칩 하부에 컨트롤러를 배치하는 ‘고인돌(Dolmen) 구조’를 통해 작은 패키지 안에 대용량을 구현했는데요. 우리 선조들의 지혜가 담긴 고인돌이 매일 사용하는 모바일기기의 메모리에 적용되어 안정적인 칩 구조와 세계 최대 용량을 구현한다는 사실이 신기하죠?
*1Byte(대문자 B) = 8bit(소문자 b)로, 512Gb×8 = 512GB를 구현

또한 64단 512Gb V낸드는 256Gb V낸드 대비 주변 회로는 그대로 유지하면서 셀은 두 배 더 증가했는데요. 동일한 회로에 셀용량이 커지게 되면 속도가 저하되고, 소비전력이 증가하기 마련이지만, 삼성전자는 ‘초고속 맵핑기술’과 ‘초절전 기술’을 구현해 최고 수준의 성능을 유지하고, 소비전력의 증가를 최소화했습니다.

삼성전자는 주 양산 제품인 64단 512Gb V낸드의 양산 비중을 빠르게 늘릴 예정인데요. 이에 따라 모바일 메모리, SSD 시장의 수요 증가에 적극적으로 대응할 예정입니다. ‘고성능•고용량’ 기술에 한 발 앞서기 위해 지속 노력할 삼성전자의 눈부신 활약을 기대해주세요!

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차세대 플래시 메모리 카드 표준.

UFS는 국제 반도체 표준화 기구 ‘제덱(JEDEC)’의 최신 내장 메모리 규격인 ‘UFS 2.0’ 인터페이스를 적용한 차세대 초고속 플래시 메모리이다.

기존 eMMC(embedded Multi Media Card) 병렬 인터페이스는 한 번에 한 방향으로만 데이터를 전송할 수 있어 동시에 읽고 쓰는 것이 불가능한 반면, UFS는 읽고 쓰는 별도의 전용 경로가 있는 LVDS(Low-Voltage Differential Signaling) 직렬 인터페이스가 있어 동시에 읽고 쓰는 쌍뱡향 소통이 가능하다.

또한 UFS는 SSD에서 사용중인 속도 가속 기능인 ‘커맨드 큐(Command Queue)’를 적용했다. 커맨드 큐는 여러 개의 명령어를 동시에 처리하는 기술로 내장 메모리카드의 성능 극대화를 위해 사용되는 기술이다.

이 두 가지 요소가 결합된 UFS는 eMMC 또는 외장 메모리카드 대비 속도와 소비전력을 크게 개선한 것이 특징이다.

UFS는 사용자들이 모바일 기기에서 초고해상도(UHD) 컨텐츠를 보며 다른 작업을 동시에 하더라도 지연(버퍼링)없이 즐길 수 있는 등 기기의 사용 편리성을 높였다,

삼성전자는 2015년 1월 세계 최초로 128GB UFS를 양산한 데 이어, 2016년 2월 용량과 속도를 2배 높인 256GB UFS를 양산했다.

[참고] 메모리카드 성능 비교

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■ 업계 유일의 ‘256GB UFS’ 양산, 차세대 스마트폰 메모리 시장 선점

‘256기가바이트 UFS’는 고성능 마이크로SD 카드보다 9배 빠르고(연속읽기 속도 기준) 노트북용 보급형 SSD보다도 2배 가까이 빨라 메모리 스토리지 시장의 성장 패러다임을 용량 중심에서 성능 중심으로 한 단계 레벨업 시킬 것으로 기대되는 제품입니다.

삼성전자는 작년 1월 128기가바이트 UFS를 업계 최초로 양산하며 스마트폰의 UFS 시대를 창출한 데 이어, 1년 만에 용량과 속도를 2배 높인 제품을 내놓으며 본격적인 프리미엄 메모리 시장 확대에 나섰습니다.

이번 ‘256기가바이트 UFS’ 메모리는 초고해상도 대화면 액정을 탑재한 차세대 스마트폰에서 요구하는 ‘초고속•초대용량•초소형’ 특성을 업계에서 유일하게 만족시켜, 글로벌 스마트폰 제조사에 독보적인 모바일 메모리 솔루션을 제공합니다.

특히 최첨단 V낸드플래시 메모리와 독자 개발 고성능 컨트롤러를 탑재해 마이크로 SD카드보다도 작은 초소형 사이즈를 구현함으로써 스마트폰 개발 과정의 디자인 편의성을 높였습니다.

■ 속도·용량·크기 다 잡았다! 메모리카드 시장 패러다임 바꿀 ‘256GB UFS’

삼성전자의 ‘256기가바이트 UFS’는 2개의 UFS 데이터전송 통로(Lane)를 구성함으로써 850MB/s의 연속읽기 속도를 구현했고 연속쓰기 속도도 스마트폰에서 확장 메모리로 사용되는 외장형 고속 마이크로SD카드보다 약 3배 빠른 260MB/s까지 높였습니다.

또한 시스템 속도에 가장 큰 영향을 미치는 임의 읽기/쓰기 속도도 기존 UFS제품(19,000/14,000 IOPS)보다 2배 이상 빠른 45,000/40,000 IOPS를 달성해 스마트폰의 성능을 크게 향상시킬 수 있습니다.

한편 USB 3.0 인터페이스를 지원하는 차세대 스마트폰에서는 기존 스마트폰보다 외부와의 데이터 처리 속도를 10배 이상 높일 수 있어 5기가바이트의 풀HD 영상을 불과 11초대에 전송할 수 있습니다.

또한 업계 최대인 256기가바이트 용량으로 5기가바이트의 풀HD급 영화를 47편이나 저장할 수 있어 초고해상도 대화면 스마트폰의 사용 편리성을 더욱 높일 수 있습니다.

이를 통해 향후 스마트폰 사용자들은 초고해상도(UHD)의 컨텐츠를 보면서도 사진파일 검색과 동영상 다운로드 등 복잡한 작업을 지연(버퍼링)없이 자유롭게 즐길 수 있을 것으로 기대됩니다.

삼성전자 메모리사업부 전략마케팅팀 최주선 부사장은 “이번 UFS 메모리 출시로 메모리카드 시장의 성장 패러다임도 성능 중심으로 빠르게 전환될 것”이라며 “향후 대용량 컨텐츠 시대에 맞추어 NVMe SSD, 포터블SSD, UFS 등 3대 프리미엄 제품군의 성능과 용량을 동시에 높여 독보적인 제품 경쟁력을 더욱 강화해 나갈 것”이라고 강조했습니다.

[참고] 메모리카드 성능 비교

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모바일 업계 관계자들의 관심으로 뜨거웠던 ‘삼성 모바일 솔루션 포럼 2015’ 현장을 지금 소개합니다.

■ 변화하는 모바일 환경을 위한 생태계 창출

‘삼성 모바일 솔루션 포럼’은 2004년 업계 최초로 창설된 모바일 분야 국제 포럼으로, 올해로 12회째입니다. 휴대폰 등 모바일 시대의 본격화와 함께 시작한 이 포럼은 업계 내 새로운 패러다임을 제시하고, 기술을 공유하는 핵심적인 역할을 해왔습니다.

삼성 모바일 솔루션 포럼은 대만에서 시작됐는데요, 올해부터는 글로벌 업체들이 집결해있는 중국 대륙으로 무대를 옮기고, 삼성만의 종합 부품 경쟁력을 바탕으로 중국 모바일 시장 구성원들과 협력 강화에 나섰습니다.

이번 포럼의 슬로건은 ‘移动之旅, 携手同行’으로, ‘변화하는 모바일 환경을 위한 생태계 창출’이라는 뜻입니다. 삼성전자는 이번 포럼에서 중국 통신사와 스마트폰, 카메라 모듈 및 칩셋 제조사 등 중국 IT•모바일 시장의 주요 관계자 300여 명과 업계 최신 기술 트렌드 및 향후 발전 방향을 공유했습니다.

또한 삼성전자뿐 아니라 부품 계열사도 대거 참여해 삼성만의 모바일 종합 부품 솔루션을 선보여 업계 관계자들의 관심을 끌었습니다.

■ 중국 모바일 시장에 원스탑(One-Stop) 부품 솔루션 제공

우리의 삶 속에 스마트폰과 같은 모바일 기기가 자리 잡으면서, 올해도 글로벌 스마트폰 시장은 지속 성장할 것으로 예상됩니다. 사용자들이 인터넷 서핑부터 고화질 동영상 저장/감상까지 다양한 작업을 하면서 더욱 높은 성능의 모바일 기기가 요구되고 있습니다. 이에 모바일 기기를 구성하는 부품, 특히 반도체의 성능이 더욱 중요해졌습니다.

삼성전자 DS부문 중국총괄 최철 전무는 환영사를 통해 “삼성만의 핵심 부품 솔루션으로 앞으로도 고객들이 차세대 플래그십 모바일 기기를 적기에 출시할 수 있도록 지원할 것”이며, “중국 고객들과의 협력을 확대해 종합 모바일 솔루션 공급자로서의 위상을 더욱 강화해 나갈 것”이라고 밝혔습니다.

이 날 포럼에는 고객사들을 비롯해 삼성전자, 삼성디스플레이, 삼성SDI, 삼성전기의 기술 리더십과 최신 기술 동향, 다양한 솔루션 정보를 소개하는 시간도 마련됐습니다. 메모리, 이미지센서부터 OLED, 리튬이온 배터리, 디지털 모듈 제품 등까지 차세대 모바일 부품 솔루션을 공유하는 교류의 장이 펼쳐졌습니다.

삼성전자는 향후 계열사 간 시너지 창출을 통해 반도체, 디스플레이, 전기, 소재, 배터리 등을 아우르는 종합 모바일 부품 솔루션 경쟁력을 더욱 강화할 계획인데요, 이를 통한 ‘원스탑(One-Stop)’ 부품 서비스를 제공해 중국 모바일 시장을 선점할 계획입니다.

■ 반도체, 디스플레이, 소재, 배터리 등 삼성 부품 계열사 시너지 창출

이번 포럼 현장에는 삼성의 최첨단 부품 기술을 한눈에 볼 수 있는 전시 공간도 마련됐습니다.

특히 전시 공간에서 가장 큰 관심을 받았던 제품은 삼성전자가 세계 최초로 20나노 공정을 적용한 ‘8Gb LPDDR4 모바일 D램’이었는데요, 기존 LPDDR3 제품보다 2배 빠르게 데이터를 처리하고 소비전력은 최대 40% 절감할 수 있는 제품으로, 많은 업계 관계자들의 주목을 받았습니다.

또한 초고속 128GB UFS 내장 메모리도 만나볼 수 있었습니다. 이 제품은 시스템 성능에 큰 영향을 미치는 임의읽기 속도가 외장형 메모리카드보다 12배 이상 빠른 제품으로, 스마트폰으로 여러 작업을 동시에 하더라도 버퍼링 현상이 없어 더욱 스마트한 모바일 사용자 경험을 제공한답니다!

이 외에도 eMMC에 모바일 D램을 적층한 eMCP, eMCP에 모바일 AP까지 하나의 패키지에 묶은 ePoP 제품, 4K UHD 촬영을 더 빠르고 안전하게 할 수 있는 프리미엄 메모리카드 등도 전시됐는데요, 삼성전자는 모바일 고객들에게 한 차원 높은 ‘초고속, 초절전, 고용량’ 솔루션을 선보였습니다.

이 날 삼성전자는 RWB 패턴 기반 아이소셀 이미지센서와 1.0㎛ pixel을 적용한 고화소 이미지센서도 함께 선보였는데요, RWB 패턴은 기존 적색, 녹색, 청색의RGB 패턴에서 녹색을 백색으로 대체해 빛 민감도를 높인 것으로, 어두운 촬영 환경에서도 밝기와 색 재현성이 뛰어난 제품입니다. 부스에서는 기존 기술과 차이를 한눈에 볼 수 있도록 이를 비교 시연한 코너가 마련되어 많은 고객들의 눈길을 사로잡았습니다.

또한, 삼성디스플레이의 초고해상도 모바일 기기용 OLED 풀 라인업, 삼성SDI의 모바일용 리튬이온 배터리 및 내외장용 케미칼 소재, 삼성전기의 고용량 MLCC와 노이즈 제거용 칩 부품 등도 함께 전시되며, 향후 모바일 기기의 성능을 더욱 진화시킬 수 있는 다양한 제품군이 소개됐습니다.

삼성전자는 이번 포럼을 계기로 고성능•저전력 모바일 부품 솔루션을 통해 급성장하는 중국 시장에서 지속적으로 기술 리더십을 강화해 나갈 예정입니다. 이번 포럼에서 종합 모바일 부품 솔루션을 바탕으로, 중국 모바일 시장 구성원들과 함께 소통하고 호흡해 나가는 모습을 볼 수 있었는데요,

다가올 ‘삼성 모바일 솔루션 포럼 2016’에서는 또 어떤 혁신적인 기술들이 우리 눈앞에 펼쳐질까요? 소비자들의 편리하고 스마트한 모바일 라이프에 기여하기 위한 삼성전자의 노력은 앞으로도 계속될 것입니다.

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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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■ 스마트폰용 3비트 낸드 기반 128GB 내장메모리(eMMC 5.0) 양산

삼성전자는 지난 2월 프리미엄 스마트폰용 초고속 ‘UFS(유에프에스, Universal Flash Storage)’ 메모리를 선보인 데 이어 내장스토리지 표준 규격인 ‘eMMC 5.0’을 적용해 고성능 3비트 내장메모리를 출시했습니다.

이번 스마트폰용 대용량 내장메모리 출시로 소비자들은 업계 최대 용량의 스마트폰을 더욱 쉽게 만나볼 수 있을 것으로 기대되는데요. 최근 프리미엄 스마트폰들의 내장메모리가 128기가바이트로 빠르게 전환되는 상황에서 삼성전자의 이번 양산을 계기로 128기가 메모리 탑재 비중이 크게 늘어날 것으로 보이기 때문입니다.

삼성전자는 향후 128기가바이트 내장메모리 라인업을 통해 모바일 메모리 시장의 성장세를 더욱 높이고, 3비트 낸드플래시 사업 영역을 기존 SSD 시장에서 모바일 기기용 내장메모리 시장까지 더욱 확대해 나간다는 전략입니다.

■ 3비트 낸드플래시로 스마트폰에 최적화된 성능 제공

이번에 출시한 128기가바이트 스마트폰용 내장메모리는 기존 고성능 메모리카드(90MB/s)보다 3배 가까이 빠른 초당 260메가바이트의 연속읽기 속도를 구현했습니다.

또한 이번 제품은 메모리카드 대비 10배 빠른 5,000 IOPS(아이옵스, Input Output Per Second)의 임의쓰기 속도와 4배 빠른 6,000 IOPS의 임의읽기 속도로 표준형 스마트폰에 최적화된 성능을 구현해 고해상도 동영상과 멀티태스킹 작업도 원활하게 처리할 수 있습니다.

삼성전자 메모리사업부 상품기획팀 이정배 전무는 “3비트 내장메모리 라인업으로 모바일 기기의 메모리 고용량화 트렌드를 주도할 것”이라며 “향후 성능과 용량을 더욱 높인 차세대 라인업을 선보여 모바일 고객사의 수요 증가에 차질 없이 대응해 나갈 것”이라고 강조했습니다.

☞ 삼성전자, 세계 최초 스마트폰용 초고속 ‘128 기가바이트 UFS’ 양산

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■ 기존 외장 메모리카드보다 12배, 내장 메모리보다 2.7배 빨라

삼성전자는 세계 최초로 차세대 스마트폰용 업계 최대 용량의 128기가바이트(GB) ‘UFS’ 메모리를 본격 양산하기 시작했습니다.

‘UFS’는 국제 반도체 표준화 기구 ‘제덱(JEDEC)’의 최신 내장 메모리 규격인 ‘UFS 2.0’ 인터페이스를 적용한 제품으로 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)’를 적용해 기존 고성능 내장메모리(‘eMMC 5.0’)보다 2.7배 빠른 임의읽기 속도로 동작하면서도 소비전력은 절반 수준으로 낮출 수 있는데요.

또한 임의쓰기 속도는 외장 메모리카드보다 28배가 빠른 14,000 IOPS를 구현해, 스마트폰에서 초고해상도(UHD)의 컨텐츠를 보면서 다른 여러 작업을 동시에 하더라도(멀티태스킹) 버퍼링 현상이 없어 최상의 모바일 사용자 경험을 제공합니다.

■ 기존 내장메모리 대비 2배 고용량(128/64/32GB) 라인업 구축

이번 ‘UFS’ 라인업은 128•64•32기가바이트의 용량으로 기존 ‘eMMC’ 라인업 (64•32•16기가바이트) 대비 2배 확대해 더 이상 외장 메모리카드를 사용할 필요가 없는 최고의 모바일 솔루션을 제공합니다. 또한 ‘UFS’는 4일 공개한 ‘이팝(ePoP)’과 같이 모바일프로세서 위에 직접 쌓아 실장 면적을 절반으로 줄임으로써 글로벌 고객에게 더욱 뛰어난 ‘초고용량•초고속•초절전•초슬림’ 솔루션을 제공할 수 있습니다.

삼성전자 메모리 사업부 마케팅팀장 백지호 전무는 “업계 최고 용량의 초고속 ‘UFS’ 양산으로 글로벌 소비자에게 더욱 스마트한 모바일 라이프를 선사하는데 기여하게 됐다.”며 “향후 고용량 메모리카드의 공급 비중을 크게 높여 프리미엄 메모리 시장의 성장세를 지속 견인해 나갈 것”이라고 밝혔습니다.

한편, 삼성전자는 프리미엄 UFS 라인업과 함께 기존 내장메모리 규격인 ‘eMMC 5.0’보다 임의읽기 속도를 1.5배 높인 64•32•16기가바이트 등의 고성능 ‘eMMC 5.1’ 라인업도 양산에 돌입했습니다. 삼성전자는 메모리카드에 대한 ‘고성능∙ 고용량’의 고객 니즈에 한 발 앞서 대응함으로써 글로벌 모바일 시장에서의 사업 위상을 지속적으로 강화해 나갈 예정입니다.

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