02. SSD(Solid State Drive)

[管韻]

02. SSD(Solid State Drive)

TLC에 대한 오해 혹은 진실

결론부터 이야기하자면, 수명 문제는 실존하지만 일반 사용자에게 문제가 될 일은 절대로 없으며, 컨트롤러 제작 난이도가 문제가 되어 발생한 이슈가 대부분이다. 사실상 TLC냐 MLC냐의 여부가 제품 선택에 미치는 영향력은 많이 없어졌다고 해도 무방하다. 오히려 MLC인 970 PRO보다 TLC인 970 EVO Plus의 속도가 조금이지만 더 빠르다. 단, 수명은 MLC와 TLC의 특성상 TLC가 MLC를 절대 따라올 수 없다. 제품 수명을 제외하고서는 TLC 제품을 선택하지 않을 이유가 없어졌다. 하지만 기업용의 경우 수명 이슈는 현재진행형이며 MLC는 TLC에 비해 여전히 4배에 가까운 수명을 가진다. 여기서 기업용이러고 하는 것은 사무실에서의 사무 작업용 컴퓨터나 관공서의 행망용 PC 수준의 작업을 뜻하는 것이 아니라, 상시로 데이터 입출력이 어마어마한 수준으로 이루어지는 작업(ex 서버, 데이터센터, 워크스테이션 업무 등)을 뜻하는 것이다.

첫 번째로, 일반 사용자 입장에서 수명은 이미 TLC라도 문제가 없다. 자세히 설명하자면 MLC, TLC를 가리지 않고 낸드플래시는 HDD와 비교했을 때 정보 복원에서 단점을 가지나 재기록 수명에서는 우위를 가짐이 정설이다. 때문에 MLC가 TLC에 비해 재기록 수명에 있어 비교우위를 가지는 것은 사실이나 어느 쪽이라도 실사용에서 큰 문제가 되지 않는다. 이는 벤치마크로 증명된 것으로, 제조사 스펙으로 공시된 수명보다도 최소 2.5배에서 크게는 수십 배에 이르는 엄청난 수명을 보여줬다. 특히 삼성 850 PRO(MLC)와 같은 제품은 9.1PB의 데이터를 기록했는데 이는 공시된 수명의 60배이며 하루 40GB씩 사용하더라도 623년이 걸리는 엄청난 수치다. 또한 플레이웨어즈 등 국내 사이트에서도 삼성 840(TLC) 등을 테스트한 결과 400TB 수준의 쓰기가 가능했다. 데이터가 깨지기 시작했던 시점이 850PRO는 8.95PB부터, 840은 375TB부터 데이터가 깨지기 시작했다.

게다가 최근에는 공정 차원에서 3D V-NAND 공정이 도입되면서 셀 자체의 수명도 크게 늘어나고 있다. 물론 3D 셀 또한 MLC가 TLC 대비 비교우위를 가지는 점은 변하지 않기에 여전히 3D MLC로 출고되는 제품이 기업 시장에서는 수두룩하게 존재한다. 하지만 일반 소비자 차원에서 이미 2D 셀의 수명조차 TLC, MLC를 막론하고 널널한 사용 시에는 문제가 없음이 증명된 상황에서 이보다도 더 수명이 진보한 3D 셀이 도입되면 어느정도 수명 문제는 서버, 워크스테이션에서나 문제가 되는 다른 세상의 이야기가 된다. 제품편차는 존재하겠지만 최소한 무조건 셀 수명 문제로 TLC를 기피하는 것은 "편견"이라고 말할 수 있겠다. 하지만 MLC가 TLC에 비해 셀 수명이 4배 이상 길며 자료 안정성이 훨씬 뛰어나다는 것 역시 맞다. 박스 2개와 박스 3개를 한번에 들고 있는 사람 중 누가 더 오래 버틸까? 이러한 이유로 컴덕들은 TLC를 기피하는 성향을 보이지만 실 사용에는 크게 차이는 나지 않을 것이다. 셀 수명은 1과 0을 기록하기 위해 셀에서 전자가 이동하는데 이 과정에서 격벽이 손상을 입어 나중에는 구멍이 뚫리는 것으로 설명할 수 있다. 그리고 MLC, TLC는 전압 구간을 세분화하므로 격벽이 손상을 입는 시점에 구멍이 뚫리기도 전에 사용할 수 없게 되므로 수명이 더 짧다고 하는 것이다. 그런데 당연히 작은 면적에 최대한 많은 데이터를 저장해야 제조사 입장에서 이득인지라 기업들은 미세공정화에 박차를 가하고 있으며, 이에 따라 격벽의 두께도 점점 줄어들고 수명이 따라서 감소하는 악순환이 일어났던 것이다. 그런데 수직 방향으로 적층하는 것이 가능해지면서 이제는 미세공정화보다는 수직 방향으로 통신하는 TSV 등의 기술이 더 중요해졌다. 때문에 공정을 우둔화하면서 수명 또한 벽의 두께와 같이 과거 수준으로 원상복귀한 것이다.

다만 최근에는 QLC(quadruple level cell) 기술을 사용한 3D V-NAND가 주목받고 있는데, 2015년 시절부터 도시바 등에서 3D 낸드플래시는 평면형보다 메모리 셀의 축적 전하량이 커 QLC 방식을 쓰기 쉽다고 밝히는 등 밑밥은 꾸준히 깔고 있다. 때문에 3D V-NAND 기술이 성숙하면 저가형에 QLC가 도입될 것은 기정사실이나 마찬가지다. 이 경우엔 다시 수명 문제가 불거질 수 있다. 3D 낸드플래시에서도 당연히 공정미세화는 진행될 것이기 때문이다. 이미 Etching 깊이 이슈 등이 존재하여 적층에 어려움을 보이기 때문에 무작정 쌓는 것도 한계가 있다.

두 번째로, 데이터의 집적도가 올라가면서 필연적으로 발생하는 컨트롤러 제작 난도 상승 문제가 존재한다. 사실 셀의 경우에는 공정 단위의 생산성에 초점이 맞춰져 있기에 일단 수명 문제가 해결되면 소비자는 신경쓰지 않고 그대로 사용할 수 있다. 하지만 인터페이스와 데이터 읽기/쓰기 등 핵심적 역할을 수행하는 컨트롤러를 제작하는 난도가 MLC 대비 TLC에서 증가하는 문제는 실제로 많이 문제가 되지 않은 수명보다도 훨씬 큰 문제를 일으켜 왔다. 일례로 삼성 840, 840 EVO 등의 제품에서 장기간 파일 보관시 읽기 성능이 급격히 떨어지는 현상 및 840 PRO의 영구적 성능 저하 현상 등은 모두 컨트롤러 결함에 해당한다. 먼 과거의 이야기이긴 하나 인텔 520 시리즈의 AES 256bit 암호화 오류 문제 또한 샌드포스 SF-2281 컨트롤러의 결함이었다. 삼성의 경우에는 일단 사용은 가능한지라 펌웨어 개선으로 때웠고, 인텔은 아예 사용이 불가능했기 때문에 리콜했다. 이외에도 자잘한 SSD의 문제의 거의 다수는 Cell이 아닌 컨트롤러의 결함에서 기인한 것이다. 그리고 이러한 문제는 언제든 발생할 수 있다. MLC 대비 TLC의 컨트롤러 제작 난이도가 높으므로 당연히 결함이 발생할 가능성이 높고 태생적 성능도 TLC가 뒤쳐지는 문제다. 그래도 압축, 정리가 불가능한 데이터에서는 컨트롤러로도 태생적 성능을 극복할 수가 없어서 버퍼를 추가하는 식으로 해결한다. 때문에, SSD 안에서도 플래그십 모델에 해당하는 제품은 언제나 MLC로 먼저 출시하고 그 이후 TLC로 아종을 출시하면서 가격을 현실화한다. 즉 이러한 이유는 MLC를 선호하고 TLC를 기피하는 이유로 합리적이라 할 수 있다.

세 번째로, TLC에서 약 4G∼12GB 이상, 즉 DRAM과 SLC 버퍼의 용량을 넘어서는 양의 폴더나 파일을 연속 복사할 경우 속도가 절반 이하로 급격히 떨어지는 현상이 발생한다. 이는 TLC가 MLC 대비 절대적 쓰기 속도가 낮기 때문에 발생하는 문제이다. 보통 컨트롤러의 멀티 채널을 사용해서 이 문제를 해결하는데, 채널은 보드에 박혀있는 칩의 개수와 밀접한 관계가 있다. 따라서 SSD의 전체 용량이 작을수록, 칩 하나당 용량이 클수록 속도 저하가 발생하게 된다. 예를 들어 같은 SATA SSD에서도 삼성 850 EVO는 500GB 모델부터 속도 저하 문제가 없지만, 삼성 860 EVO에서는 집적도를 두 배로 올리면서 하한선이 1TB로 올라가는 바람에 500GB 모델에서도 속도 저하가 나타난다. 이 문제는 NVME로 들어오면서 더욱 심각해졌는데, 초기 버스트 쓰기를 제외하면 모두 용량별로 줄세우기가 됐기 때문. 지속 쓰기 속도는 64단 3D NAND인 삼성 970 EVO를 기준으로 했을 때 250GB 모델은 대략 300MB/s, 500GB 모델은 600MB/s, 1TB 모델은 1200MB/s를 기록하고 있다. 96단 3D NAND인 970 EVO PLUS의 경우 970 EVO와 동일한 컨트롤러를 사용했음에도 1TB 모델의 지속쓰기가 1700MB/s로 올라간 것을 보면 낸드 셀의 개발에 따라 향상되는 모양. 요즘 TLC/QLC SSD들은 매우 작은 용량의 1단계 고정 SLC 버퍼를 사용하고, 2단계로 사용되지 않고 있는 TLC 셀을 SLC처럼 거동하게 하는 Pseudo SLC를 가변 용량으로 적용하여 최대한 버스트 쓰기를 늘리도록 하고 있다.

DRAM

CPU의 캐시 메모리처럼, 플래시 메모리와 컴퓨터의 메인 메모리(DRAM)의 데이터 속도를 완충하는 역할을 한다. 다만 저가형에는 이것이 없는 경우도 있는데(일명 디램리스(DRAMless)라고 한다) 이 경우 시스템 램을 캐시로 사용하는 기능이 있기는 하지만, 램 캐시가 없는 SSD는 하드처럼 성능이 매우 떨어진다. 이 기능은 마이크론의 모멘텀 캐시, 삼성의 래피드 모드가 있으며, 단점은 정전 등으로 전원이 갑자기 꺼지면 쓰기된 내용 중 시스템 램에 남아 있던 내용이 유실될 수 있다는 것이다. 실사한 후기에 따르면 용량이 얼마 안 찼을 때는 큰 성능 차는 없으나, 전체 SSD 용량의 절반 이상을 사용하게 될 때부터 성능이 확 떨어진다고 한다. 물론 콘솔에서는 디램리스 제품을 써도 큰 차이 없다고 한다. 기억장치 문서를 보면 알겠지만 속도가 빠를수록 용량 대비 가격이 천정부지로 솟구친다. SSD의 캐시로 들어가는 램은 2019년 현재도 플래시 메모리를 캐싱하기에는 충분한 속도를 내면서도 저렴한 DDR3 램이며, HYNIX, NANYA 등의 브랜드가 사용되는 경우가 대부분으로 보인다.

4.2. 컨트롤러

SSD에서 가장 중요한 부품

컨트롤러는 크게 다음과 같은 기능을 수행한다.

• 기존의 BIOS/UEFI와 OS가 SSD의 플래시 메모리를 HDD와 유사한 구조로 인식하고 사용할 수 있도록 한다.

• 이 과정에서 하나의 셀만 반복해서 사용하는 일이 없도록 데이터를 분산시켜 저장한다.

• 분산된 데이터가 어느 셀에 가 있는지 알려 주는 페이징 파일을 저장 및 분석하여 사용하지 않은 셀을 먼저 사용할 수 있도록 하고, 오류 없이 데이터를 불러올 수 있도록 한다.

간단하게 말하자면, 이 놈이 읽기, 쓰기, 수명관리까지 다 한다. 플래터 기반 파일 시스템에서는 단순한 변환장치에 불과했다가 주객전도가 되어 SSD에서 가장 중요한 부품이 되어 버린 것이다. 따라서 컨트롤러의 데이터 분석 및 데이터 분산 능력이 비효율적이면 읽기와 쓰기 속도가 매우 느려질 수 있으며, 심지어는 데이터가 손실되기도 한다. 반대로 컨트롤러가 효율적이라면 TLC 메모리를 사용해도 좋은 속도와 훌륭한 안정성을 담보한다.

2019년 기준, 컨트롤러 시장은 크게 자체 개발(삼성, WD) 컨트롤러와 마벨, 파이슨, 실리콘모션으로 나뉜다. 점유율이 가장 높은 삼성은 자체적으로 컨트롤러를 보유한다. 이외 인텔이나 도시바 등은 마벨과 협력해서 자체적인 컨트롤러를 개발하여 자사 제품에만 사용한다. 이 외에는 고급형에는 마벨 컨트롤러를, 저가형에는 실리콘모션 컨트롤러를 주로 사용한다. 실리콘은 저가형에 주로 쓰이는 만큼 그렇게 성능이 좋지는 않다. 삼성이나 마벨 제품 평이 좋다. 리얼텍도 저가형 SSD 컨트롤러를 만든다. 파이슨 컨트롤러 + 도시바 낸드 조합이 가장 저렴한지 중국에서 펌웨어 튜닝 없이 그대로 조립만 해서 OEM으로 대량 생산하기도 하며, 저가 NVMe 시장에서 주류이다.

4.2.1. 삼성 컨트롤러

삼성전자가 자사의 SSD에 사용하는 자사 컨트롤러이다. 장점은 자사 컨트롤러이므로 펌웨어 최적화가 잘 되어 있다는 점, 마벨 컨트롤러나 인텔 못지 않은 안정성과 뛰어난 성능을 가졌다. 컨트롤러는 ARM 계열의 칩 설계 경험으로 익힌 기술력을 발휘했다. 삼성 자료에 따르면 300∼400MHz 연산 코어를 3개 이상 두어 높은 연산력을 바탕으로 고도의 알고리즘을 구현한다.

컨트롤러 네이밍은 MxX이다. MAX(470), MBX(실제로 들어간 상품은 없음), MCX(830), MDX(840/840 PRO)를 거쳐 현 세대 컨트롤러명은 MEX(840 EVO / 850 PRO, EVO 1TB), MGX(850 EVO / 750 EVO), MJX(860 EVO), UBX(950 PRO. OEM인 SM951에도 이 컨트롤러가 쓰인다.) 2016년 CM871a부터 컨트롤러의 작명이 바뀌었다.

MEX 컨트롤러를 쓴 TLC 모델(840 Basic, 840 Evo)에서 장기간 사용하지 않은 파일을 읽을 때 속도가 엄청나게 느려지는 문제가 발생하였다. 추후 840 EVO용 펌웨어가 나왔으며, 수명을 깎는 셀 리프레시로 해결된다. 삼성 입장에 따르면 초기 펌웨어의 저장 방식에 문제가 있고 이를 해결하기 위해 리프레시를 한다는 것이다. 수명을 깎는 것 자체는 큰 문제가 없지만(840 EVO 120GB의 쓰기 수명은 750∼800TB 수준으로 일반적인 사용 용도로는 쓰기 수명을 다 사용할 수 없다.) 리콜을 해야 하는 사안에서 수명을 깎아먹는 펌웨어 업데이트로 땜빵한 것에 대해서 커뮤니티에서 볼멘소리가 많았고 한동안 삼성 SSD는 쳐다보지 않겠다는 사람들도 많았었지만, 현재는 잠잠해진 것 같다. 추후에 같은 문제가 발생할지는 두고 볼 문제이지만, 잠정적 결론으로는 MEX 컨트롤러와 당시 자사에서 생산, 채용하던 TLC NAND 메모리 칩의 문제로 추측되고 있다. 840 EVO 제품 외 OEM, 840 모델 등에는 해당 펌웨어를 제공하지 않아 욕을 먹었다.

MJX 이후 컨트롤러에는 위에서 말한 것과 같이 작명방법이 바뀌었고 안정성도 세계최고급에 걸맞는 수준이 되었다. Polaris(960 EVO,960 PRO) Phoenix(970 EVO Plus, 970 PRO) 컨트롤러가 있다.

4.2.2. 마벨 컨트롤러

서버급의 안정성을 가진다고 홍보한다. 벤치마크와 실제 속도가 비슷하고 안정성이 뛰어나며, 그만큼 A/S 기간도 길다는 장점이 있다. 다만 가격이 조금 비싼 편이며, 용량에 따른 쓰기 속도의 편차가 꽤 심한 편. 기종에 따라 120GB대에선 매우 처참한 쓰기 성능을 보이는 사례가 꽤 있다. 또한 근래 1TB 미만 SSD에서 더티상태 성능저하가 매우 심한 것으로 드러나 그 명성에 크게 흠집이 생겼다. 물론 1TB 이상 제품군에선 일관적으로 좋은 성능을 보여주고 있다.

마벨은 여러 회사들과의 협력을 통해 고급 컨트롤러 설계 및 생산자로서의 입지를 굳혔으며, 플렉스터, 인텔, 샌디스크, 마이크론, 도시바 등이 자사의 고급형 SSD에 마벨의 컨트롤러나 마벨 컨트롤러를 개조한 물건을 사용하고 있다.

현재는 단가 절감을 문제로 많이 쓰이지 않는다. 그래도 WD(웨스턴 디지털)만큼은 아직도 마벨 컨트롤러를 사용하며 2위 자리를 지키는 중. 하지만 수많은 DRAM Less의 저렴한 SSD들이 마벨 컨트롤러를 씀으로 인해서 사용간의 인식은 별로 좋지 않다.

4.2.3. 실리콘모션 컨트롤러

주로 중저가형에서 보이는 SMI 컨트롤러를 생산한다. 예외적으로 초기 SLC 고급 제품군에도 쓰였다. SLC는 컨트롤러의 성능이 제품의 성능에 미치는 영향이 미미 하기 때문에 그렇다.(없는 것은 아니다.) 마이크론 테크놀로지가 보급형 SSD인 크루셜 MX100의 후속작인 BX100을 내놓으면서 성능 및 단가의 차이를 둔다고 마벨 컨트롤러를 실리콘모션 컨트롤러로 바꿨는데, 의외로 성능 이슈가 없어 널리 쓰이기 시작했다. 특히 같은 가격대에 있는 샌드포스 컨트롤러에 비해 랜덤 입출력 성능이 뛰어나 저가형 SSD들을 섭렵하였다. 국내에서는 2014년 리뷰안테크를 시작으로 실리콘모션 컨트롤러를 채용한 SSD들이 많이 들어왔다. 저용량 SSD 제품들은 대부분 쓰기속도가 느린 단점이 있으나 어떤 낸드플래시를 몇 개의 채널로 사용하느냐에 따라 같은 용량이라도 쓰기성능이 천차만별이다.

따로 제작된 툴이 없어 펌웨어 업데이트가 어려운 단점이 있다. 프리징 문제가 있는 초기 버전의 경우 제조사, 유통사에 보내 처리하여야 하지만, 2015년 말 이후 유통되는 제품들은 모두 해당 문제들이 해결된 상태로 유통되기 때문에 큰 문제는 없다.

2018년 기준 국내에서 쓰이는 컨트롤러는 주로 SM2258(BGA 볼 개수에 따라 2258G, 2258H 등으로 나뉜다)과 SM2258XT가 있다. 하지만 XT의 경우 DRAM 캐시가 없고 TLC 셀 중 일부를 SLC 캐싱하여 사용하는데, 이를 사용한 제품에서 SSD 용량의 3분의 1 이상 데이터를 저장하면 속도가 급감하는 현상이 발생하고 있다. 뒤에 XT가 붙으면 사지 않는것이 정신건강에 좋다. 컨트롤러의 문제다기보다는 DRAM캐시가 없다는 점이 문제이다.

NVMe 컨트롤러로서는 8채널인 SM2262가 Intel 760p, ADATA SX8200, HP EX920에 채택되며 삼성 960 EVO에 거의 근접하면서도 저렴한 SSD의 시대를 열었고, 개량형인 SM2262EN은 더욱 빨라져 970 EVO와 경쟁하고 있고 4채널인 SM2263이 Intel 660p에 채택되며 QLC NVMe SSD에도 발을 딛고 있다.

4.2.4. 도시바 컨트롤러

도시바가 SSD 시장 공략을 위해 마벨과 협력해 만든 컨트롤러. 도시바 Q 시리즈에 적용됐다. 그런데 더티 상태에서의 성능 하락이 매우 크다.

후에 나온 Q pro에 적용된 컨트롤러는 다소 개선되어 예전 같은 큰 성능하락폭을 보여주지는 않는다. 이러한 문제는 있지만 실사용에서 큰 불편은 느끼기 어렵다고 한다.

4.2.5. 파이슨 컨트롤러

파이슨은 좀 특이한 경우인데, 자체적인 SSD 설계 능력이 없는 회사에 ODM 제품을 팔아먹는 회사다. 예컨대 커세어의 고가형 USB 드라이브는 파이슨이 컨트롤러뿐만이 아니라 제품의 모든 부분들을 설계, 생산하고 여기에 커세어 브랜드만 붙여서 파는 제품이다. 즉, 파이슨의 컨트롤러를 사용하는 제품이라면 파이슨이 상표 빼고 다 만든 ODM 제품이라고 생각하면 된다. 국내 중소업체 제품 일부도 이런 방식으로 파이슨이 생산하고 있다. 2016년 하반기에 접어들면서 이 회사의 NVMe 인터페이스를 지원하는 컨트롤러를 장착한 제품들이 나오고 있다.

그런데 'CrystalDiskinfo'같은 프로그램으로 사용 횟수와 작동 시간은 알 수 있지만 누적 읽기/쓰기량은 알 수 없는 경우가 있다. 그런 경우 이 회사의 컨트롤러를 장착한 SSD는 'SATA Tool Box_Complete'라는 전용 소프트웨어를 써야만 한다. 이를 통해 SSD의 남은 내구성과 평균 지움 횟수를 알 수 있으며 더 정확한 S.M.A.R.T 정보를 확인할 수 있다. 이외에도 최적화 툴이나 펌웨어 업그레이드를 지원하지만 다른 제조사에서 홍보하는 마이그레이션 툴은 지원하지 않는다.

주변기기 회사들에게 상당히 많이 납품한다. 그만큼 신뢰성이 높다는 얘기지만 사실 소비자들의 반응은 그리 좋지 않다. 주로 대만 주변기기, 부품 회사들이 이쪽 컨트롤러를 많이 주문하는데 아무래도 단가 때문이다.

물론 초기부터 컨트롤러를 만드는 회사라 기본성능자체는 보장해준다. 다만 그렇다고 삼성,마벨 컨트롤러 처럼 그 이상의 성능을 안보여주고 특히 캐시RAM 없는 경우 실리콘모션처럼 막장을 보여주는건 아니지만 어쩨든 성능저하 현상이 있어서 이부분에 있어 소비자들의 반응을 좋게 받지 못하는듯하다.

최근에는 PS5012-E12 컨트롤러를 출시했고 이를 탑재한 SSD들이 출시되고 있는데 GALAX의 HOF, 기가바이트의 AORUS 라인업이 탑재한 만큼 최신형이자 파이슨 컨트롤러로서는 일반 소비자용 중 최고의 성능이다. 성능은 삼성의 발끝을 따라온 정도지만 동일 용량에 가격이 절반 정도여서 나름 생태계를 구축하고 있다. PCI-E 4.0 스펙에 사용되는 5000 MB/s급 E16 컨트롤러를 발빠르게 내놔서 2019년 8월 현재 초기 4.0 SSD 시장을 선도하고 있다.

• PS3107-S7: 캐시 RAM 미포함, 최대 용량 256GB, AES 미지원, SATA 3Gbps까지만 지원하는 초기형 모델이다.

• PS3108-S8: DDR3 캐시 RAM, 최대 용량 1TB

• PS3109-S9: LPSDR 캐시 RAM, 최대 용량 256GB

• PS3110-S10: DDR3/L 캐시 RAM, 최대 용량 2TB, 쿼드 코어

• PS3111-S11: DRAM 없음, 최대용량 1TB, 싱글 코어, AES 미지원

• PS5007-E7: DDR3L 캐시 RAM, 최대용량 2TB, NVMe 1.1b 지원

• PS5008-E8/E8T: PCIe 4채널, E8T는 DRAM 없음

4.2.6. 샌드포스 컨트롤러

MLC 초기 시대를 풍미하던 컨트롤러로, 특유의 압축 기술을 사용해 높은 성능 및 낸드 수명을 보여주며 크게 각광을 받았다. 그러나 OCZ 사의 제품들을 중심으로 초기형 샌드포스 컨트롤러에선 많은 프리징 및 불량 문제가 발생하기도 했다. 압축/비압축 방식에 따라 편차가 매우 큰 컨트롤러의 고유 특성 때문에 벤치마크에서는 가장 속도가 빨랐다. 그럼에도 벤치마크도 압축하기 힘든 무작위 패턴의 벤치를 돌리면 성능이 매우 안 나왔다. 결국 중/고급형에선 서서히 외면받기 시작했다. 때문에 2015년에 들어와서는 보급형 점유율도 실리콘모션 및 파이슨에 밀리면서 시장에서 거의 보기 힘들어졌고 인텔의 53X 시리즈 등을 제외하곤 명맥이 거의 끊긴 상태.

2014년 시게이트사가 인수 했다고 한다.

현재는 시게이트 SSD에 시게이트 컨트롤러로 출시 중이다.

JMicron 컨트롤러

마이크론 테크놀로지와는 관련 없다. Maxiotek 컨트롤러로 나름 악명(?)이 높다. PCIe SATA 슬롯 카드라든지 USB 하드 케이스 등의 컨트롤 칩셋으로 나름 인정받는 곳. 저가형 SSD에서 많이 보이는 컨트롤러. 안정성이나 성능이나 딱 저가형스럽다. 샌드포스가 잃어버린 시장을 실리콘 모션과 함께 야금야금 먹고 있는 중이었으나 2018년 기준 실리콘모션과 파이슨에게 저가형 시장에서 많이 먹혀 요즘은 유사 SSD 이외에는 보기가 힘들다.

4.2.8. Realtek 컨트롤러

리얼텍에서도 2016년 NVMe용 컨트롤러를 내놓았다. 칩셋은 매년 새로운 것이 나오고 있으며 A-DATA, 리뷰안, Afox 등의 저가형 ssd에서 사용되고 있다.RTS5731의 경우 SM2258XT와 비슷한 가격에 디램이 있다는 장점이 있지만(Afox original SSD) 리얼텍 답게(?) 호환성이 안좋은 경우도 일부 있다.

• RTS5731: 캐싱용 DRAM 포함, SATA3 지원

• RTS5760: 캐싱용 DRAM 포함, NVME 1.2, PCIe 2.0 x4

• RTS5761: 캐싱용 DRAM 포함, NVMe 1.2, SATA 6Gbps, PCIe 3.0 x4

• RTS5762: 캐싱용 DRAM 포함, NVMe 1.3, 8ch

• RTS5763DL: 캐싱용 DRAM 미포함, NVMe 1.3, 4ch. 저가형 칩셋이다.

4.2.9. Asolid 컨트롤러

저가형 제품에 쓰이는 인지도가 낮은 컨트롤러이다. AS2258은 Kingdian S370,디오테라 Viva 400s에 쓰인 모델이다. 내용 추가바람.

• AS2258: 캐싱용 DRAM 미포함, SATA3 지원

4.3. 인터페이스

4.3.1. 물리적 인터페이스

SSD의 커넥터 규격. 본래 속도와는 별개의 규격이지만 커넥터 규격마다 속도 규격도 다른 경우가 있으므로 논리적 인터페이스와 함께 비교하는 것이 좋다. 속도의 한계 때문에 커넥터 규격의 발전이 그리 빠르지 않았던 HDD와는 달리, SSD는 낸드 및 컨트롤러의 발전 속도를 기존의 SATA 인터페이스가 전혀 받쳐주지 못하고 있다. 때문에 SSD의 대중화와 함께 저장공간 인터페이스 기술이 비약적으로 발달했다.

• Parallel ATA: 일반용 초창기 2.5인치 SSD는 IDE라고도 불렀던 40핀 커넥터에 PATA 규격을 사용했었다.

• Serial ATA: 2.5인치 SATA SSD로, 초기에는 SATA 1.5Gbps 및 SATA 3Gbps 규격을 사용했다. 하드디스크와 도긴개긴 하던 초기에는 SATA 3Gb/s로도 충분했으나, 2010년에 삼성의 S470 SSD가 등장하는 시점부터 슬슬 SATA 3Gbps로는 부족하다는 인식이 생겼다. 그래서 하드디스크 사용하는 데에는 굳이 필요하지 않다고 말하던 SATA 6Gbps가 생각보다 빨리 대중화되었다. 현재 시장의 주류를 차지하는 인터페이스 중 하나이며 이쪽은 가격대비 용량에 집중한 편이다.

• SATA Express: SATA 3.2 규격에 포함된 또 다른 물리적 및 논리적 인터페이스이다. PCIe 기술을 차용하여 대역폭을 2,000MB/s 수준까지 늘렸다. 그러나 2개의 SATA 단자와 1개의 SATA Express 전용 단자가 하나로 합쳐진 형태의 길쭉한 단자를 쓰는 탓에 M.2나 U.2에 비해서 공간 효율성도 떨어지고, PCIe 2레인까지 사용할 수 있기 때문에 PCIe 4레인까지 사용할 수 있는 M.2보다 기술적 우위에서 밀렸다. 현재는 적용한 제품도 거의 없고, 사실상 M.2와 극히 일부 환경에서 U.2로 대체되었다.

• mSATA: M.2가 나오기 전에 사용되었던 물리적인 인터페이스이다. 노트북이 소형화되면서 2.5인치 폼 팩터 SSD도 너무 크다고 생각한 제조사들은 독자적인 연결 단자를 사용하여 SSD 크기를 줄이기 시작했다. 그러다가 SATA의 전기적인 신호를 miniPCIe 슬롯을 통해 전송하는 형태로 mSATA가 표준화되었다. 슬롯 모양은 miniPCIe와 동일하지만, 반드시 mSATA 지원 여부를 확인해야 한다. 속도 규격은 SATA 6.0Gbps.

• M.2: 일명 NGFF(Next Generation Form Factor). 정확하게는 여러 인터페이스를 지원하는 차세대 다용도 연결 단자로, AHCI와 NVMe를 둘 다 지원한다. "B키"가 비어 있으면 SATA 호환 단자, "M키"가 비어 있으면 PCIe 호환 단자다. 둘 다 뚫려 있다면 둘 다 지원한다. M.2의 B키 M키 설명. 슬림노트북에 SSD가 들어 있다면 대부분 이 인터페이스로 들어간다. 또한 데스크탑도 마더보드가 지원하면 어댑터 없이 곧바로 장착 가능하다. 작은 크기에 비해 굉장히 높은 성능 및 속도를 자랑하는 인터페이스이기도 하다. 현재 시장의 주류를 차지하는 인터페이스 중 하나다. 다만 PCIe를 이용하는 NVMe SSD는 성능 때문에 Serial ATA보다 좀더 비싼 가격에 발열이 높아서 아예 쿨러를 달아 버리는 경우가 있다. 위에 그래픽카드처럼 생긴 SSD도 그러한 이유로 쿨러가 달려 있다.

• U.2(SFF-8639): SATA Express의 비효율적인 포트 형태와 속도를 개선한 버전. SATA Express의 PCIe 2레인에서 PCIe 4레인으로 개선되어 PCIe M.2와 1:1 호환되며, 메인보드의 U.2 단자는 물론 m.2-U.2 연결 케이블을 통해 m.2 슬롯에도 꽂을 수 있는 것이 특징이다. 인텔의 데이터센터용 SSD나 옵테인 SSD 등을 2.5인치 규격으로 넣을 때 주로 사용한다.

• PCI-Express 기반 확장 카드: 흔히 생각하는 그래픽 카드에 연결하는 그 확장 카드 단자 맞다. 독자 프로토콜을 사용하는 SSD부터 NVMe까지 많은 저장장치가 CPU와 연결되는 인터페이스이다. SATA는 칩셋 내장 컨트롤러나 외부 PCIe 컨트롤러를 한 번 거쳐서 CPU와 연결되지만, PCIe는 대체로 CPU와 직접 통신하는 구조로 되어 있기에 낮은 레이턴시는 물론 16레인을 모두 사용한다면 최대 15.75GB/s의 대역폭을 이용할 수 있다. (Rev 3.x) 데스크탑 마더보드에 M.2 단자가 없다면 PCIe에 M.2 확장 카드를 쓸 수 있도록 하는 어댑터도 있고, 아예 SSD 자체가 PCIe 확장 카드 형태로 나온 것도 있다. 2019년부터는 라이젠 3세대 CPU 및 X570 마더보드 등장에 따라 PCI-E 4.0 속도를 지원하는 5000 MB/s 수준의 SSD가 하나둘씩 출시되고 있다.

• SAS: 개인 사용자를 위한 것과 달리 서버와 같은 엔터프라이즈 급의 제품 등에서 쉽게 볼 수 있다. SAS 3.0 규격을 기준으로 12Gbps의 대역폭을 지원하며, 최신 규격인 SAS 4.0 표준은 22.5Gbps를 지원한다. 대부분의 SAS 컨트롤러는 SATA 인터페이스를 사용하는 장치도 지원한다.

• 메모리 카드: 잘 모르는 사항이지만 기본적으로 SSD와 같으며 단지 낸드 및 컨트롤러 크기 차이만 있을 뿐이다. 위키에서도 엄연히 같은 종류라고 나와 있다. 간혹 카메라에 SSD를 달면 좋을 거라는 모순된 이야기에 대한 설명이 바로 SSD의 소형버전이 메모리 카드라는 것. 실제로 제일 작은 SSD인 mSATA는 CFast 2.0과 비슷한 스펙에 크기도 별 차이가 없다.

논리적 인터페이스

• NVMe: NVM(Non-Volatile Memory) Express의 준말. 이름을 보면 알 수 있다시피 비휘발성 메모리를 위해 바닥부터 새로 만들어진 인터페이스다. PCI-Express x4 레인을 사용하여 데이터를 주고받으며, 땜빵용인 SATA Express에 비하면 완전히 새로운 규격으로 다양한 강점을 가진다. PCIe 3.0 규격을 사용하는 현재는 최대 4,000MB/s의 데이터 처리속도를 지원하며, PCIe의 발전에 따라서 자연스럽게 지원 속도도 올라갈 예정이다. 원래는 PCIe 포트에 직접 꽂아서 사용해야 하지만, 인텔 750을 제외하면 주로 M.2 규격을 사용한다. 앞으로 M.2와의 조합을 통해 SATA3를 완전히 대체하리라 보인다. 부팅 시 NVMe는 BIOS에서 POST가 더 오래 걸리고 SATA SSD보다 시간은 더 소요되지만 부팅 이후부터는 NVMe가 더 빠르다고도 하였으나 2018년 현재, 동일 메인보드에서 NVMe PCIe 3.0 x4 규격의 SSD와 SATA 규격, 일반 SATA 3.0 포트에 SSD를 각각 하나씩 장착하여 테스트 해 본 결과, 전원 인가 후 POST 단계에서의 유의미한 부팅 속도 차이는 없으며, UEFI의 초고속 부팅 속도 설정 및 UEFI 방식으로 설치된 윈도우 10의 빠른 시작 기본 적용 등으로 POST 단계를 건너뛰기 때문에 앞서 언급된 부팅 속도 차이는 없어졌다고 할 수 있다.

• AHCI: 고급 호스트 컨트롤러 인터페이스 기술(Advanced Host Controller Interface)를 뜻한다. SATA가 처음 도입될 때 탄생한 새로운 저장소 컨트롤러로, 기존 IDE 방식 컨트롤러와 비교했을 때 높은 속도와 더불어 핫스왑, NCQ 등의 기능을 지원한다. 당연히 IDE 컨트롤러와 호환되지 않기 때문에 SATA 도입 초기에는 메인보드에 내장된 SATA 컨트롤러를 IDE 모드를 기본값으로 설정해 두었지만, 현재는 AHCI와 호환되지 않는 OS가 드물기 때문에 기본값은 AHCI이다. 특히 SSD의 고급 기능을 사용하려면 AHCI 모드는 필수다. ACHI로 자주 틀리기도 한다.

• SCSI: 개인 사용자가 이 프로토콜을 사용하는 경우는 아래의 UASP이외에는 찾기 어렵지만 서버에서는 흔하게 사용된다.

• UASP: USB Attached SCSI; SCSI 프토로콜을 USB를 통해 전송하는 기법. USB 3.0을 기준으로 기계적 저장장치인 하드디스크는 대역폭의 한계를 느끼기 힘들지만, SSD와 같이 빠르고 낮은 레이턴시를 가진 저장장치들의 경우 UMS(Universal Mass Storage) 프로토콜의 오버헤드에 의해 최대 대역폭에 제한을 받기에 등장한 인터페이스. UMS에 비해 상대적으로 빠른 대역폭을 제공한다. SSD 가격이 낮아지면서 이를 탑재한 외장하드 또한 많이 시장에 나와 있다.