Video: SSD가 잘 팔리는데 왜 메모리가 부족할까 … 저장장치가 부른 뜻밖의 품귀
Channel: 안될공학 - IT 테크 신기술
Duration: 16m 9s
Source: subtitle (auto, ko)
Transcript:
I have some confident and the demand will be grow and our supply capacity never going to catch up. It's going to be until that our society human society has some guiz at all the cycl until we need a lot of memories. >> 네. 여러분 안녕하세요. 패치입니다. 오늘은 오랜만에 메모리 얘기로 돌아와봤는데요. SSD가 많이 팔리면 어떤 메모리 수요가 늘어날까요? 가장 먼저 떠오르는 건 당연히 랜드 플래시입니다. SSD에서 실제 데이터를 저장하는 부품이 랜드니까요. 그런데 보통 오래된 메모리 규격은 시간이 지나면 싸지잖아요. 지금은 반대입니다. 한물 갔다던 DDR4 D램 가격이 다시 뛰고 있는데요. 그리고 그 이유 중에 하나로 조금 뜻밖에 제품이 지목이 됐습니다. 이건 바로 기용 SSD입니다. 대만 디지 타임스는 기업용 SSD 수요 확대 등을 배경으로 일부 8GB DDR4 계약 가격이 2026년 3분기에 전분기보다는 최대 50%가 오를 수 있다고 보도를 했는데요.

같은 시의 트렌드 포스가 전망을 한 전체 범용 디램 계약 가격 상승률은 13에서 18%입니다. 조사하는 제품이랑 거래 조건이 좀 다르기 때문에 DDR4 전체가 일괄적으로 50%가 오른다는 얘기는 아니고요. 일부 DDR4 제품의 공급 상황이 그만큼 빡빡해졌다는 얘기입니다. SSD가 잘 팔리면 랜드가 더 필요하다는 건 이해가 되죠. 그런데 왜 디램까지 필요할까요? SSD 안에서 우리가 저장한 데이터가 실제로 어떻게 움직이는지를 따라가 보면이 연결이 보입니다. 예를 들어서 우리가 컴퓨터에서 문서 하나를 고쳐 가지고 저장했다고 해 볼게요. 사용자 입장에서는 같은 파일을 수정을 했습니다. 운영 체제도 SSD의 특정 주소의 내용을 새로운 데이터로 바꿔 달라고 요청을 하고요. 이때 운영 체제가 랜드칩 안에 정확한 위치를 하나하나 다 알고 있는 건 아니죠. SSD를 번호가 붙은 거대한 저장 공간처럼 바라보고 있어요. 100번 주소를 읽어 주세요. 500번 주소에이 데이터를 써 주세요.이 번호를 논리 주소, 그러니까 LBA라고 합니다.

운영 체제가 보는 100번 주소랑 랜드 안에 실제 위치는 서로 달라요. 하드디스크는 기존 위치에다가 자기 정보를 다시 기록을 할 수가 있고 디램도 특정 주소의 값을 새로운 값으로 바꿀 수가 있습니다. 한편 랜드 플래시는 조금 까다로운데요. 같은 자리에다가 새로운 데이터를 곧바로 덮었을 수 없습니다. 랜드는 아주 작은 셀의 전기적인 상태를 바꿔서 데이터를 저장을 하는데요. 이미 데이터가 기록이 된 셀을 처음 상태로 되돌리려면 먼저 삭제 과정이 필요하죠. 여러분, 그럼 그 삭제 과정 어떻게 할까요? 그냥 지우고 다시 쓰면 될 거 같죠? 문제는 쓰는 단위랑 지우는 단위가 다르다는 겁니다. 랜드는 데이터를 작은 페이지 단위로 읽고 기록을 하는데요. 반면 삭제는 여러 페이지가 묶긴 훨씬 더 큰 블록 전체를 한꺼번에 지어야 하는 거예요. 예를 들어서 한 블록 안에 수백개의 페이지가 있다고 해 볼게요. 그중에 작은 데이터 하나를 수정을 했습니다. 그 페이지 하나만 골라서 지을 수는 없는 거예요. 정말 같은 자리에다가 다시 쓰려면 아직 필요한 다른 데이터를 먼저 다른 곳으로 옮기고 블록 전체를 지운 다음에 살아 있던 데이터와 수정된 내용을 다시 기록을 해야 하는 겁니다.

사용자는 작은 파일 하나를 고쳤을 뿐인데 랜드 안에서는 훨씬 많은 데이터가 움직이는 거죠. 이걸 매번 반복하면 어떻게 되겠어요? 느려지겠죠? 랜드 셀은 지우고 쓰는 작업을 무한정 반복할 수는 없기 때문에 수명에도 부담이 되고요. 그래서 SSG는 수정된 데이터를 원래 자리에다가 억지로 다시 쓰지 않습니다. 비어 있는 다른 페이지에다 새로 기록을 하는 거죠. 기존 데이터는 옛날 버전으로 표시를 해 두고 나중에 정리를 하는 거예요.이 방식을 아웃플레이스 업데이트라고 합니다. 문제는 최신 데이터의 실제 위치가 계속 달라진다는 건데요. 처음에 운영 체제가 논리 주소 100번에다가 데이터를 저장을 했어요. 실제 랜드에서는 그게 페이지 A에다가 들어갔다고 해보죠. 그러면 한 번 수정하면 최신 데이터는 페이지 B에 기록이 될 거예요. 다시 고치면 C로 갈 수도 있겠죠. 운영 체제 입장에서는 계속 똑같은 100번 주소인데 하지만 실제 데이터는 A에서 B로 또 다시 C로 이동을 한 거예요. 다음에 운영 체제가 100번 주소를 읽어 주세요라고 요청을 하면 SSD는 최신 데이터가 들어 있는 C를 찾아가야 하는 거죠.

결국 SSD에는 이런 주소가 필요합니다. 자, 논리 주소 100번의 최신 데이터는 지금 C에 있다. 이렇게 운영 체제가 사용하는 주소랑 랜드의 실제 위치를 연결을 해 주는 거죠.이 이 주소 변환을 관리하는 계층이 바로 FTL translation 레이어입니다. FTL은 새로운 데이터를 빈 공간에다가 배치를 하고 데이터 위치가 바뀌면 주소 정보를 갱신을 합니다. 옛날 데이터가 쌓인 블록을 정리를 하거나 특정 영역만 먼저 닮지 않도록 쓰기를 분산하는 작업도 함께 처리를 하고요.이 과정에서 사용자가 요청한 양보다 실제 랜드에 더 많은 데이터가 기록이 될 수도 있는데 이거를 쓰기 증폭 와프라고 부릅니다. 뭐 용어가 좀 몇 개 나오고 있는데요. 오늘 이야기에서 기억을 하실 건 어 랜드는 데이터 위치가 계속 바뀌고 SSD는 최신 데이터가 어디 있는지 계속 추적을 해야 한다. 요거 하나예요. 바로이 주소 관리 때문에 SSD에 DM이 따라붙는 겁니다. 그럼이 주소를 랜드에 저장을 해 두고 필요할 때마다 읽으면 어떨까요?

전원이 꺼져도 주소 정보를 잃지 않으려면 중요한 FTL 정보는 랜드에 보존이 돼야 하죠. 다만 동작 중에 매번 랜드에서 주소 찾기 시작하면 너무 느려요. 자, 운영 체제가 100번 주소를 요청을 합니다. 그리고 SSD가 먼저 주소 정보를 읽죠. 아, 최신 데이터는 C에 있네. 그리고 나서 다시 C를 읽습니다. 데이터 하나를 가져오는데 위치를 찾는 작업이랑 실제 데이터를 읽는 작업이 차례로 이렇게 붙는 거죠. 특히 서버처럼 작은 데이터를 무작기로 계속 요청하는 환경에서는 이런 주소 검색이 계속 반복이 되는데요. 그래서 고성능 SSD는 자주 사용하는 주소 매핑 정보를 빠른 디램에다가 두고 조회를 합니다. 디램은 SSD 컨트롤러가 빠르게 참고하는 작업 공간에 가까운데요. 논리 주소가 들어오면 컨트롤러는 디램에 펼쳐진 주소를 확인을 하고 실제 랜드 위치를 찾아가죠. 계속 이동하는 데이터의 위치를 빠르게 찾기 위해서 디램을 사용하는 겁니다. SSD 용량이 커지면 저장할 데이터가 많아지고 관리해야 할 주소도 함께 늘어나겠죠.

그러니까 기용 SSD의 대용량화는 랜드만 더 많이 쓰는 이야기가 아니에요. 기염용 SSD 기판을 보면 뒤램 옆에 카페시터가 여러 개 붙어 있는 제품도 있는데요. 정전 보호 PL용입니다. 전원이 갑자기 끊겼을 때 SSD가 잠깐 더 동작할 에너지를 공급을 해 가지고 진행 중이던 쓰기랑 메타데이터 갱신을 마무리하도록 돕는 거예요. 기업용 SSD가 랜드와 컨트롤러만 붙인 단순한 저장 장치가 아니라는 거를 보여주는 부분입니다. 소비자용 SSD에서는 비용을 낮추기 위해서 디램을 뺀 제품도 많이 쓰이는데요. 일부 NVMB SSD는 HMB 그러니까 호스트 메모리 버서를 이용을 합니다. SSD 안에다가 전용 디램을 넣는 대신에 PC의 시스템 메모리 일부를 빌려 가지고 주소 정보 등을 관리를 하는 방식이에요. 기업용 SSD는 요구 조건이 조금 다른데요. 작은 데이터를 무작기로 읽고 쓰는 요청이 많고 또 여러 작업이 동시에 들어오게 됩니다. 최고 속도만 높은 거보다 응답 시간을 일정하게 유지를 하는 것도 매우 중요하죠.

그래서 고성능 기업용 SSD에서는 컨트롤러 가까이에다가 전용 디램을 두고 주소 정보를 직접 관리하는 구성이 널리 쓰이고 있어요. 물론 정전 보호까지도 함께 설계를 해야 되고요. 그래서 기업용 SSD가 랜드를 많이 소비할수록 그 랜드를 관리하는 디램 수요도 같이 따라오는 그런 구조입니다. 자, 그렇다면 디램이 얼마나 필요할까요? 업계에서는 자주 언급이 되는 경험측이 하나 있는데요. 랜드 1바당 디램 약 1GB, 그러니까 대략 1대 1천 비율입니다. 계산 자체는 생각보다 단순해요. 1TB의 저장 공간을 4k바 단위로 관리를 한다고 가정을 해 볼게요. 약 2억 6천만 개가 넘는 논리 주소 항목이 생기는데요. 각 항목마다 실제 랜드치를 가르키는 4바짜리 주소 정보를 하나씩 둔다면 전체 매핑 테이블은 대략 한 1GB 수준까지 커지겠죠. 여기서는 운영 체제랑 SSD 사이에 논리 데이터 단위를 4K바로 놓고 계산을 한 겁니다. 실제 SSD는 주소를 더 큰 단위로 관리를 할 수도 있고 맵핑 정보를 압축하거나 자주 사용하는 일부만 디램에 둘 수도 있습니다.

제품의 FDL 설계에 따라서 필요한 디램 용량은 달라지는데요. 그래도 1TB당 1GB라는 경험측이 왜 등장하는지는 알 수 있죠. 그러니까 SSD 용량이 커지면 주소표도 빠르게 커질 수 있습니다.이 비율을 초고용량 SSD에다가 단순하게 대입을 해 보면 숫자가 꽤 큰데요. 30.72B라면 약 30GB 그리고 122.88TB라면 88TB라면 100GB가 훌쩍 넘습니다. 실제 탑재량은 매핑 구조에 따라서이 단순 계산이랑은 또 크게 달라질 수가 있는데요. 오히려이 숫자를 보면 초고용량 SSD에서 주소를 얼마나 효율적으로 관리하느냐가 왜 중요한지도 알 수 있겠죠. 그리고 지금 기업용 SSD에서는 판매 대수뿐만이 아니라 한계 용량 자체가 빠르게 커지고 있는데요. 3.84TB 7.68TB에서 15.36 30.72TB 72바로 올라왔고요. 이제 61.44랑 122.88바급 제품까지 등장을 했습니다. 서버에 SSD를 꽂을 수 있는 자리도 무한하진 않은데요. 어 SSD 하나마다 슬롯이랑 PCI 연결 그리고 전력과 냉각 공간을 사용하게 되죠.

같은 자리에다가 7.68TB를 넣는 것이랑 30.72바를 372T바를 넣으면 한 서버랑 렉 안에 저장할 수 있는 데이터 양부터 이제 달라지게 되는 거예요. 대규모 데이터 센터에서는 SSD 개수를 계속 늘리기보다는 한 개의 용량을 높여서 저장 밀도를 끌어올릴 이유가 있는 거죠. 기업용 SSD 시장 자체도 상당히 타이트한데요. 트렌드 포스는 2026년 1분기 기업용 SSD 계약 가격이 전분기보다 약 80%가 상승했다고 분석을 했습니다. 랜드 공급 업체의 보수적인 생산 확대랑 그다음에 서버 스토리지 수요가 맞물린 결과이겠죠. 이런 시장을 볼 때 단순하게 SSD가 몇 개 팔렸는지만 세면 놓치는게 있는데요. 8TB SSD 100만 개랑 30TB SSD 100만 개는 똑같은 100만 개예요. 그런데 들어가는 랜드양은 전혀 다르죠. 맵핑을 해야 될 주소 공간도 커질 수가 있고요. 그래서 메모리 시장에서는 출하 대수랑 함께 비트 출하량을 봅니다. 그러니까 말은 조금 어려운데 어떤 뜻이냐면요. SSD 몇 개를 팔았느냐가 아니라 총 몇 테라바이트 어치를 팔았느냐를 본다는 겁니다.

기업용 SSD의 평균 용량이 계속 커진다면 판매 대수가 그렇게 크게 늘지 않아도 전체 랜드 수요는 증가를 할 수 있겠죠. 주소 매핑 방식이 비슷하게 유지가 된다면 SSD용 디램 부담 역시 함께 커지는 거고요. 자, 이쯤에서 처음에 DDR4 이야기로 잠깐 돌아가서요. SSD에 디램이 필요하다면 DDR5를 쓰면 되지 않을까요? 최신 서버 CPU의 메인 메모리는 이미 DDR 5로 이동을 하고 있고 AI 가속기에서는 HBM 이야기가 계속 나오고 있습니다. 그런데 SSD 안에 디램은 메인보드 메모리처럼 뽑아 가지고 다른 규격으로 갈아끼우는 그런 부품이 아니에요. SSD 컨트롤러에는 어떤 디래랑 통신을 할지 지원을 하는 메모리 인터페이스가 있고 기판 배선이랑 펌웨어 그리고 전력 설계도이 구성을 전제로 만들어지는 거기 때문에 그래서 이미 DDR4를 기준으로 개발을 하고 검증한 SSD를 자 이제 DDR4가 비싸졌으니까 다음 생산분부터 DDR5로 갑시다라고 갑자기 바로 바꾸기는 어려운 거죠. 거기에다 기업용 제품은 고객 인증도 거쳐야 하죠.

새 부품을 넣었을 때 성능만 나오는지 보는게 아니라 이게 장시간 동안 안정적으로 동작을 하는지 펌웨어랑 문제는 없는지 또 서버 시스템 안에서 예상대로 움직이는지를 검증을 해야 합니다. FTL 주소표를 조회하는 메모리라고 무조건 가장 빠른 최신 디램이 필요한 것도 아니에요. 컨트롤러가 요구하는 성능을 만족을 한다면 원가랑 전력 그리고 장기 공급 이미 쌓인 검증 이력이 더 유리하게 작용을 할 수 있는 거예요. 그래서 기존 기업용 SSD 설계에는 여전히 DDR4가 남아 있습니다. 그 사이에 디램 공급 업체 시선은 좀 다른 곳으로 향했는데요. DDR5랑 서버용 고용량 디램 HBM 수요가 커지면서 주요 메모리 업체들은 더 높은 부가 가치 제품에다가 생산 자원을 우선 배정해 왔습니다. DDR4를 필요로 하는 제품은 여전히 남아 있긴 한데 공급 쪽이 더 빠르게 빠져나간 거예요. 자동차랑 네트워크 장비, 산업 장비도 한번 설계되면 같은 메모리 규격을 오랫동안 사용하거든요. 기업용 SSD 역시 이미 DDL4를 기준으로 개발된 제품을 단시간에 모두 바꾸기는 어렵고요.

그러니까 수요가 폭발한게 아니라 여전히 DDR4가 필요한 제품은 남아 있는데 공급이 더 빠르게 줄어든 거죠. 오래된 규격의 가격이 다시 오를 수 있는 조건이 만들어진 겁니다. 대형 업체들에 DDR4 생산 축소가 이어지면서 라냐랑 윈본드 같은 대만 메모리 업체의 영향력이 커졌다는 분석이 나오는 이유도 바로 여기에 있습니다. 디지타임스는 이들 업체의 DDR4 생산 능력이 현재 몰리는 수요를 충분히 소화하기 어렵다는 업계 시각을 전했는데요. 실제로 마이크로는 미국 매너세스 공장에서 DDR4랑 LPDDR4 같은 장수명 제품의 생산 능력을 확대를 하고 있습니다. 자동차랑 산업 그리고 네트워킹처럼 제품 교체 주기가 긴 시장이 주요 타겟이에요. 구형 규격이라고 수요가 한 날에 사라지는 건 아니죠. 이미 DDL 4를 기준으로 설계된 제품은 몇 년씩 생산이 되고 그 사이에 메모리 업체들은 새로운 공정이랑 고부가 제품으로 이동을 하고요. 기업용 SSD 수요도이 엇갈린 시점에 들어와 버린 겁니다. 전체 디램 시장에서 가장 큰 수요처는 서버 메인 메모리랑 PC 그리고 모바일인데요.

SSD용 디램의 비중이 시장 전체를 압도하는 구조는 아니죠. 하지만 이미 공급 여유가 거의 없는 특정 DDR4 제품에서는 비교적 작은 추가 주문도 가격을 크게 움직일 수가 있습니다. 공급이 넉넉한 시장이라면 주문이 조금 늘어도 생산량을 조절할 여지가 있는데 생산을 이미 줄여 버린 제품은 이야기가 달라지겠죠. 그러니까 이번 가격 움직임은 기업용 SSD 하나가 디램 시장 전체를 뒤집었다기보다는 이미 좁아진 DDR4 공급에다가 기업용 SSD 수요가 겹친 결과에 가깝다고 보시는게 맞을 것 같습니다. 자, 앞에서 1TB당 디램이 약 1GB라는 경험칙을 이야기를 했죠. SSD가 100TB 그 이상으로 커지는데 디램도 계속 정확히 같은 비율로 붙는다면 비용 부담이 되게 커지는데요. 그래서 제조사들은 주소 전체를 디램에다가 펼쳐 놓는 대신에 자주 사용하는 부분만 올리거나 주소를 더 큰 단위로 관리하는 식으로 디램 사용량을 좀 줄일 수 있는데요. 필요한 주소 정보가 디램에 없으면 랜드에서 다시 가져와야 하기 때문에 무조건 줄이기만 하면 성능이 또 떨어질 수가 있고요.

결국은 주소를 얼마나 세밀하게 관리를 할지, 디램을 얼마나 사용을 할지, 그리고 어느 정도의 지연을 허용을 할지를 함께 잘 맞춰 봐야 합니다. 기업용 SSD는 랜드만 소비하는 제품이 아닙니다. 랜드는 같은 위치를 바로 덮어 쓸 수가 없어서 최신 데이터의 실제 위치가 계속 바뀌고요. 그리고 SSD는이 주소 정보를 관리해야 하고 고성능 기업용 SSD는 방대한 주소를 빠르게 조회하기 위해서 전용 디램을 사용을 하고요. 여기에다가 SSD 한 대의 용량까지 커지고 있죠. 그런데 같은 시기에 주요 메모리 업체들은 더 많은 생산 자원을 DDR5랑 HBM 쪽에 배정을 하면서 DDR4 공급을 줄이기까지 하였습니다. 그러니까 수요가 사라진 구형 규격이 아니라 수요보다 공급이 더 빠르게 줄어든 규격. 앞으로 기업용 SSD 시장을 볼 때 판매 대수만 봐서는 부족하겠죠. 총 몇 테라바 터치가 추화가 되는지 SSD 한 개 평균 용량이 얼마나 커지는지 그리고 그 용량을 관리하는데 실제로 얼마나 많은 디램을 사용하는지를 같이 봐야 합니다.

SSD가 랜드를 더 많이 먹는 순간 그 랜드의 주소를 관리를 하는 디램 수요도 따라올 수 있으니까요. 반대로 SSD 제조사들은 더 적은 디램으로 더 큰 랜드를 관리를 하는 방법을 고민을 하게 될 겁니다. SSD 안에서는 랜드 용량이 커지는 것이랑 디램 소요가 생각보다 가까이 연결되어 있죠. 그럼 오늘은 여기까지 안들공학 패치였습니다. 입니다.