SSD 수명 이야기 - 저장 방식, MTBF, TBW

낸드 플래시 메모리에는 재기록 횟수가 한계가 있습니다. 플래시 메모리의 최소 저장 단위를 '셀'이라고 하는데 이러한 셀에 저장되어 있는 내용을 지우고 그 자리에 다시 쓰는 횟수가 정해져 있다는 말입니다. 이 한계를 넘게 되면 그 셀은 더 이상 저장할 수 없습니다.

 

낸드 플래시 메모리를 사용한 SSD도 마찬가지입니다. SSD는 이러한 문제를 '웨어 레벨링(Wear-Leveling)'이라는 기술을 통해 여러 셀을 돌아가면서 기록하게 만들고, '오버 프로비저닝(Over Provisioning)'기술로 총 용량의 약 7% 정도를 수명이 다한 셀을 대체할 수 있도록 여분으로 남기는 방법으로 해결합니다.

 

 

 

 

현재는 SSD가 고용량화되고 수명을 늘려줄 웨어 레벨링, 오버 프로비저닝 기술도 진보하면서 수명 문제는 많이 사그라들었지만 여전히 확인해야 할 중요한 부분이며 아직도 초기 SSD 시절의 편견이 남아있어서 SSD의 수명은 검증 대상이 되고 있습니다.

 

SSD 제조사들은 SSD의 수명을 MTBF(Mean Time Between Failure, 평균 무고장 시간)와 TBW(Terabytes Written, 쓰기 용량)으로 표시하고 있습니다. 이 두 가지 데이터를 보면 SSD가 어느 정도의 수명을 가지고 있는지 대략적으로 확인할 수 있습니다.

 

MTBF는 평균 무고장 시간으로 MTBF 시간 동안은 무고장 작동을 보증한다는 말입니다. 예를 들어서 'MTBF 1,500,000 시간' 이라고 되어 있으면 이 SSD는 150만 시간 동안은 고장이 나지 않는다는 말입니다.

 

TBW는 총 쓰기 용량으로 TBW가 80이라고 되어 있으면 이 SSD는 80TB를 재기록할 때 까지는 고장이 나지 않는다는 말입니다.

 

 

 

 

최근 나오는 괜찮은 SSD들은 왠만하면 MTBF 150만 시간과 80TBW 을 보장하고 있습니다. 초저가형 SSD에서 가끔씩 나타나는 함정들만 잘 피한다면 SSD의 수명은 걱정 없이 사용할 수 있습니다.

 

150만 시간은 171년이고, 80TBW는 하루에 20GB씩 쓰기 작업을 한다고 가정했을 때 4,096일로 10년이 넘는 시간입니다.

 

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SSD의 수명은 플래시 메모리의 종류에 따라서도 달라집니다. 플래시 메모리는 저장 방식에 따라 SLC(Single Level Cell), MLC(Multi Level Cell), TLC(Triple Level Cell), QLC(Quad Level Cell)의 네 종류로 나누어 집니다.

 

SLC는 셀 당 1비트, MLC는 셀 당 2비트, TLC는 셀 당 3비트, QLC는 셀 당 4비트를 저장할 수 있습니다. 물론 QLC로 갈수록 같은 공간에 SLC 대비 4배까지 더 많이 저장할 수 있기 때문에 훨씬 저렴합니다.

 

 

 

 

문제는 SLC에서 QLC로 갈수록 재기록 횟수 한계가 엄청나게 줄어든다는 것입니다. 

 

MLC는 SLC의 10분의 1, TLC는 MLC의 10분의 1, QLC는 TLC의 10분의 1로, SLC가 약 10만회의 재기록 횟수를 보인다고 보고 그것을 기준으로 하면 MLC는 1만회, TLC는 1천회, QLC는 1백회밖에 되지 않는다는 결론을 얻을 수 있습니다.

 

 

 

 

물론 SLC를 사용한 SSD를 찾으면 수명 문제 걱정 없이 사용할 수 있겠지만 SLC로 만든 SSD는 이제 너무 비싸서 일반 사용자용으로는 출시되지도 않고 주로 고도의 신뢰성을 필요로 하는 기업용, 서버용으로만 만들어지고 있습니다.

 

MLC 방식의 플래시 메모리를 사용한 SSD가 출시되며 SSD가 본격적으로 대중화되었고 TLC 방식 메모리를 사용한 SSD에 이어 현재는 QLC 방식의 플래시 메모리를 사용한 SSD까지도 일부 출시되고 있습니다.

 

TLC 방식 메모리를 사용한 SSD가 처음 출시될 당시에는 수명 논란이 많이 일어났고, 'TLC는 거르고 보자'는 의견이 대세였습니다.

 

그러나 재기록 횟수와 쓰기 속도가 개선된 3D V-낸드가 개발되고, SSD의 대용량화, 그리고 웨어 레벨링 기술의 발전으로 이제는 TLC 방식 메모리를 사용한 SSD도 수명과 관련한 문제 없이 사용할 수 있는 수준까지 온 상태입니다.

 

250GB에 10만원 내외의 가격을 가지고 있는 대다수의 SSD가 TLC 방식의 메모리를 사용한 SSD일 정도로 지금은 TLC SSD가 많이 보급되었습니다.