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실리콘모션·웨스턴디지털,FMS 2024서 소모전력 7W대 새 컨트롤러 공개발열과 전력소모 등 문제로 데스크톱PC에만 주로 쓰였던 PCI 익스프레스 5.0 규격 NVMe SSD가 이르면 올 하반기,늦어도 내년 상반기부터 노트북으로 확대될 전망이다.낸드 플래시메모리를 제어하는 핵심 부품인 컨트롤러 칩 저전력화가 진행되고 있기 때문이다.
전세계 SSD 제조사에 가장 많은 컨트롤러를 공급하는 대만 파이슨이 올 초 생산 공정을 7나노급으로 개선한 제품인 'E31T'를 공개한 데 이어 실리콘모션과 웨스턴디지털은 지난 주 진행된 'FMS 2024' 행사에서 최대 소비 전력 7W급 컨트롤러 시제품을 공개했다.
이를 탑재한 신제품은 이르면 올 하반기,늦어도 내년 상반기부터 시장에 등장할 예정이다.단순 대용량 데이터 저장과 운영체제·응용프로그램 실행 뿐만 아니라 생성 AI와 LLM(거대언어모델)까지 소화해야 하는 AI PC가 첫 대상으로 꼽힌다.
PCI 익스프레스 5.0 규격을 적용한 NVMe M.2 SSD는 읽기/쓰기 속도가 모두 초당 최대 10GB를 넘어 설 정도로 데이터를 빠르게 읽고 쓴다.그러나 최대 속도로 작동할 때는 표면 온도가 80도를 넘어서며 과열될 경우 제품 보호를 위해 작동을 멈춘다.
지난 해 MSI,에이데이터,에센코어 등 주요 PC·저장장치 회사가 공개한 PCI 익스프레스 5.0 기반 M.2 NVMe SSD는 모두 방열판(히트싱크)이나 냉각팬을 장착했다.
현재 주로 쓰이는 M.2 2280(폭 22mm,마인츠 05 대 sv 베르더 브레멘 라인업길이 80mm) 대신 SSD 면적을 키워 방열 성능을 확보하려는 시도도 있었다.2022년 일부 제조사가 폭과 길이를 각각 25mm,110mm로 키운 새 규격인 M.2 25110을 추진했지만 시장에 안착하지 못했다.
결국 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 가장 좋은 방법은 컨트롤러 칩의 소비 전력을 낮추는 것이다.전력 소모가 낮을 수록 발열도 이에 비례해 낮아지며 장시간 작동시 생길 수 있는 성능 저하 문제까지 함께 해결할 수 있다.
씨게이트 등 가장 많은 제조사에 SSD 컨트롤러를 제공하는 대만 스토리지 팹리스 파이슨은 이 문제를 공정 미세화로 해결했다.
이 회사가 2021년 처음 개발한 E26 컨트롤러 칩은 ARM 코어텍스-R5 코어와 파이슨이 독자 개발한 코엑스프로세서를 조합해 대만 TSMC 12나노급 공정에서 생산된다.
반면 올 초 공개한 E31T 컨트롤러는 낸드 플래시 메모리와 컨트롤러 칩 간 데이터를 주고 받는 통로인 채널을 8개에서 4개로 줄였다.제조공정도 대만 TSMC 7나노급 공정으로 옮겨 발열을 줄였다.
파이슨 관계자는 "최고 속도가 10GB/s 가량으로 떨어지지만 노트북에서 활용하기는 충분한 수준이다.공급 단가 역시 이전 출시한 E26 대비 다이(Die) 크기가 줄어들어 내려갈 것"이라고 설명했다.
중저가 SSD에 컨트롤러 칩을 공급하는 대만 실리콘모션은 지난 주 미국 캘리포니아 주 산타클라라에서 진행된 플래시 메모리 업계 연례 행사인 'FMS 2024'에서 컨트롤러 칩 신제품 'SM2508'을 공개했다.
SM2508은 생산 공정을 대만 TSMC N6로 전환해 12나노 공정에서 생산된 제품 대비 전력 소비를 최대 50% 낮췄다.컨트롤러 칩 전력 소모는 최대 3W 수준이며 SSD 전체 전력 소비량은 7W 미만으로 줄었다.
생성 AI나 LLM(거대언어모델)용 SSD에 최적화됐고 8채널로 작동하며 최대 속도는 읽기 14.5GB/s,쓰기 13.6GB/s 수준이다.CPU는 Arm 코어텍스 R8 기반 쿼드코어 제품이며 최신 3D TLC/QLC 낸드 플래시메모리를 지원한다.이를 탑재한 실제 제품 출시 일정은 미정.
웨스턴디지털은 그간 일반 소비자용 PCI 익스프레스 5.0 SSD 제품을 출시하지 않았다.그러나 FMS 2024에 자체 개발한 새 저전력 컨트롤러 탑재 시제품을 공개하며 침묵을 깼다.
독일 하이제(Heise),미국 아난드테크 등 외신에 따르면,웨스턴디지털이 시연한 시제품은 키오시아가 생산한 218단 BiCS8 3D 낸드 플래시메모리 기반으로 작동하며 읽기 속도 15GB/s를 내는 상태에서 단 6.5W만 소비했다.
이 수치는 SSD 컨트롤러 뿐만 아니라 낸드 플래시메모리와 디램 캐시 등 SSD 전체가 소모하는 전력을 합한 것이다.채널 수를 4개로 줄이면 전체 전력 소모는 5W까지 떨어진다.해당 컨트롤러 칩 개발에는 국내 팹리스인 파두가 협력한 것으로 알려져 있다.
웨스턴디지털은 노트북 뿐만 아니라 데스크톱PC 등 모든 신제품에 자체 개발 컨트롤러를 탑재 예정이며 실제 제품 출시 시점은 내년 초로 예상된다.
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