내후년이면 새로운 기법을 적용해 면밀도를 증대시킨 SSD 제품이 대거 출시될 것으로 보인다.

시장조사업체 코글린 어소시에이츠(Coughlin Associates)는 새 보고서를 통해, 세계 최초로 하드디스크 드라이브(HDD)보다 높은 면밀도(areal density)의 낸드 플래시 메모리 관련 소식을 전했다. 최근 샌프란시스코에서 열린 2016 IEEE 국제 고체 회로 컨퍼런스(ISSCC)에서 마이크론(Micron)의 발표를 인용한 것으로, 업체는 HDD 이상의 면밀도를 구현한 낸드 플래시로 주목을 받았다.

지난해 ISSCC에서는 삼성이 1.19Tbpsi(평방 인치당 테라비트) 수준의 3D 낸드 플래시 제품을 공개했고, 올해는 한 발 더 나아가 1.69Tbpsi 제품을 개발할 것이라고 밝힌 바 있다.

마이크론이 올해 공개한 3D 낸드는 현재 HDD의 최대 면밀도인 1.3Tbpsi를 넘어서는 2.77Tbpsi를 구현했다. 코글린 어소시에이츠의 회장인 톰 코글린은 최근 포브스 닷컴(Forbes.com)에 기고한 칼럼을 통해 플래서 메모리 시장의 혁신에 대해 평가했다.

우선 그는 2015년 3분기 시장에 출시된 HDD 제품이 전년 같은 분기 대비 60% 가량 면밀도를 높였다는 점을 언급하며 HDD의 발전 역시 한계에 도달한 것은 아니라고 강조했다. 그러나 플래시 메모리는 그보다 더 빠르게 발전하며 2.77Tbspi의 면밀도를 구현하는데 성공했다. 그는 "이 새로운 진보로 플래시 메모리는 HDD와의 면밀도 경쟁에서 확연한 우위를 차지하게 됐다"며 "단, 칩 제조 비용이나 스토리지의 순비용 등의 측면에서는 앞으로 한동안 HDD의 우세가 계속될 것”이라고 말했다.

삼성은 ASTC의 자료를 인용해 낸드 플래시의 면밀도가 이미 지난해에 자기헤드 스토리지 기술의 면밀도를 넘어섰다고 주장한다.

낸드 플래시는 실험실에서 구현한 최적 수치이긴 하지만 HDD보다 훨씬 높다. 시제품이 실제 시장에 나오는 기간이 그리 길지 않다는 것도 더 중요하다. 실제로 삼성과 같은 SSD 업체는 발표한 15TB급 2.5인치 SSD 제품을 곧 시장에 출시할 예정이다.

가격을 기준으로 비교하면 아직 HDD가 훨씬 앞서 있다. 일본 업체인 픽스스타즈(Fixstars)의 13TB 용량 2.5인치 SSD가 1만 3,000달러(약 1,563만 원)로 기가바이트 당 1 달러 정도다. 반면 8TB 용량의 헬륨 충전 하드 드라이브는 515달러(약 62만 원)면 구매할 수 있다. 그러나 코글린은 면밀도와 관련한 비교를 가격으로 확장하선 안된다고 지적했다. 그는 "플래시 드라이브를 제작하는데 필요한 설비는 여전히 하드 드라이브 제작용 설비에 비해 월등히 비싸다"며 "특히 3D 낸드는 설비 투자 비용만 100억 달러(약 12조 원) 가량 필요하다”고 설명했다.

그러나 이런 한계에도 불구하고 3D 낸드가 구현하는 높은 밀도는 제조사에게 매력적인 기회다. 마이크론, 인텔 등은 새로운 공장을 짓거나 기존 낸드 설비를 개조해 3D 제품을 생산하고 있으며, 이를 통해 드라이브의 가격은 점점 떨어지고 있다.

현재 최고 면밀도 HDD 제품은 1.3Tbpsi이며 일반적인 제품은 여기에 한참 미치지 못한다.

시장조사업체 트렌드포스(TrendForce)의 산하 부문인 DRAM익스체인지(DRAMeXchange)는 최근 발간한 보고서를 통해, 노트북 업체가 SSD를 확대 적용하면서 SSD 가격 하락이 더 빨라지고 있다며 올해는 시장에 출시되는 노트북 4대 중 1대가 SSD를 탑재할 것으로 전망했다. DRAM익스체인지의 선임 매니저 앨런 첸은 이러한 경향은 앞으로도 계속돼 내년에는 신형 소비자용 노트북의 31%, 2017년에는 41%가 SSD를 적용할 것이라 내다봤다.

지난 3년 간 SSD의 가격이 큰 폭으로 하락한 것과 달리 HDD 가격은 큰 변화가 없었다. 2012년 이후 지난 해까지 HDD의 GB당 가격은 연간 1센트(약 12원) 하락한 것이 전부였고, 2017년에는 아예 가격이 떨어지지 않을 것으로 보인다.

지난 2013년 삼성은 반도체 업계 최초로 3D 낸드 양산을 시작했다. 당시 삼성은 자사의 V-낸드 칩이 기존의 평면(단일 레이어) 낸드 제품보다 2~10배 뛰어난 신뢰성과 2배 가량 뛰어난 쓰기 성능을 제공한다고 발표했다. 삼성의 V-낸드는 3D 차지 트랩 플래시(CTF) 테크놀로지 기반의 셀 구조를 이용해 현재의 20nm급 평면 낸드 플래시보다 두 배 높은 확장성을 제공한다.

지난 해에는 샌디스크(SanDisk)와 도시바(Toshiba)가 시장 밀도 순위 2위 메모리의 2배 용량을 제공하는 256Gbit(32GB), 셀 당 3비트, 48 레이어, 3D 낸드 플래시 칩을 생산할 것이라고 발표했다.

HGST의 8TB HDD

코글린은 2017년이면 3D 낸드 제품 가격이 지금의 평면 낸드와 근접한 수준까지 떨어질 것으로 전망했다. 단, 가까운 시일 내에는 어떤 형태의 낸드 플래시도 HDD의 가격 경쟁력을 넘어서지는 못할 것이라는 예상도 덧붙였다. 그는 “하드 드라이브 업체가 용량 증대를 위한 노력을 멈춘 후에야 SSD와 HDD 사이의 용량 대비 가격 격차는 사라지게 될 것"이라며 "그러나 지금은 싱글형, 2차원 자기 기록 등에 대한 투자가 계획되고 있어 관련 기술의 발전이 이어질 것"이라고 말했다.

실제로 시게이트의 CTO 마크 리는 지난 2014년 11월 컴퓨터월드의 인터뷰에서 가열 자기 기록(HAMR) 기술 활용 계획에 관해 밝혔다. HAMR은 레이저를 이용해 플레터(platter)에 쓰이는 비트를 안정화하고, 밀도를 최대 40% 높이는 기술이다. 이를 통해 하드웨어 밀도를 이론적으로 최대 60TB 용적의 3.5 인치 서버 혹은 데스크톱 드라이브 및 최대 20TB, 단일 플래터, 2.5인치 랩탑 드라이브를 지원 가능한 수준까지 높일 수 있다.

리는 시게이트가 이미 HAMR을 활용해 면밀도 1.4Tbpsi의 HDD를 구현하는데 성공했다고 밝혔다. 그는 "내년에 미리 선정한 한두 곳의 협력사와 함께 시제품을 데이터센터 애플리케이션에서 시험해보고, 2018년에는 더 다양한 분야에 HAMR 기술을 적용할 것"이라고 말했다.