HLC 혹은 OLC 낸드 플래시 메모리도 가능하다? HLC 3D 낸드 데모를 선보인 키옥시아

(Image credit: Kioxia)

일본의 키옥시아가 QLC 낸드보다 셀 (cell) 당 1.5배 많은 데이터를 담을 수 있는 HLC (hexa level cell, 6ppc) 3D 낸드 기술 데모를 선보였습니다. 낸드 플래시 메모리는 본래 셀 하나에 1비트의 데이터를 저장할 수 있지만, 전압을 세분화해서 데이터를 기록하는 방식으로 MLC, TLC, QLC 낸드가 가능해졌습니다. 현재 많이 사용되는 TLC는 8 단계, QLC는 16 단계의 전압을 사용하며 현재 개발 중인 PLC (penta level cell)은 32 단계가 필요합니다. 물론 HLC는 셀 하나에 무려 64 단계가 필요합니다. 이렇게 되면 정확히 기록했다가 다시 읽어들이는 일이 매우 어려워지는 문제가 있습니다.

키옥시아의 HLC 데모는 여기서 한 가지 트릭이 있습니다. 바로 액체 질소에 메모리 칩을 넣어서 -196°C 이하 상태에서 데모를 구동한 것입니다. 그러면 정확한 전압 데이터 기록이 가능하다고 합니다. 이 상태에서 프로그램/지우기 사이클(program/erase (P/E) cycles)은 1000회 정도 가능합니다. 그러나 상온에서는 100회 수준이고 그나마도 정확도를 보장하기 어렵습니다.

연구팀은 이 기술을 통해 HLC 는 물론 8bit 데이터를 담는 OLC (octa level cell)도 가능할 것으로 예상했지만, 상온에서 작동할 수 없다면 사실 큰 의미는 없을 것입니다. 현재 QLC까지 등장하면서 수명은 더 짧아졌는데, HLC은 도대체 얼마나 수명이 짧을지도 걱정되는 부분입니다. 더구나 전압 수준이 복잡해질수록 컨트롤러의 연산 부담이 늘어나는 것도 문제입니다. 이런 저런 문제를 생각하면 QLC 이상이 가능하다고 해도 과연 의미가 있느냐는 의문이 생깁니다.

삼성과 SK 하이닉스 등 주요 낸드 플래시 메모리 제조사들은 현재 200층에 근접한 3D 낸드 기술이 앞으로 600-1000층까지 늘어날 수 있을 것으로 보고 있습니다. 데이터 저장 장치는 기록 밀도와 가격 이외에도 신뢰성이 매우 중요합니다. 차라리 더 높게 쌓는 것이 너무 많은 데이터를 밀어 넣는 것보다 안전해 보이는데, 과연 HLC가 기술적으로 가능하다고 해도 시장에서 성공할 수 있을지 의구심이 듭니다. 개인적으로는 QLC까지가 한계가 아닐까 생각됩니다.

참고

https://www.tomshardware.com/news/kioxia-demonstrates-hlc-nand-memory

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