SLC / MLC / TLC / QLC란?

SLC / MLC / TLC / QLC

저장 매체인 낸드 플래시(NAND Flash) 타입은 최소단위인 셀(Cell)에 몇 비트(bit) 저장할 수 있느냐에 따라 

    - SLC (Single Level Cell) → 1bit (1과 0, 2개)

    - MLC (Multi Level Cell) → 2bit (11~00, 4개)

    - TLC (Triple Level Cell) → 3bit, (111~000, 8개)

    - QLC (Quadruple Level Cell) → 4bit (1111 ~ 0000, 16개)

'0'과 '1' 판단을 실제로는 전압을 통해서 판단합니다.

하나의 Cell에 1V전이 걸린다고 가정했을 때,

    - SLC: 0.5V 기준으로 1 ~ 0판단

    - MLC: 0.25V 기준으로 11 ~ 00 판단

    - TLC: 0.125V 기준으로 111 ~ 000 판단

    - QLC: 0.0625V 기준으로 1111 ~ 0000 판단

    (실제 Cell에 걸리는 전압과 Threshold 제조사마다 다르다.)

전자회로에 걸리는 전압은 시간이 지남에 따라 떨어지며, 초기에 1V 걸리던 전압도

사용함에 따라 0.9V, 0.8V 되면서 데이터를 정확하게 판단하는데 한계가 있다.

즉, 시간 경과에 따라 한 셀에 많은 Bit를 저장하는 경우에는 데이터의 손실이 발생하는데

이는 SLC보다는 QLC에서 빠르게 나타날 수 밖에 없다.

 

동일량의 트랜지스터로 더 많은 비트들을 저장할 수 있다면, 당연히 제조 단가는 낮아지게 된다.

SLC 타입의 SSD는 MLC 타입보다 신뢰성이 높고 더 오랜 시간 사용할 수 있지만, 제조 비용이 크다.

그래서 대 부분의 SSD는 MLC 또는 TLC 타입이며, 엔터프라이즈급의 SSD만 SLC를 사용한다.

예를 들어서 쓰기 빈도가 아주 높다면 SLC 타입의 SSD가 최선이며,

(동영상 스트리밍을 위한 저장소와 같이) 쓰기는 많지 않지만,

읽기가 매우 많다면 TLC가 가장 적절한 선택이 될 것이다.

 

 

비교

    - Write / Read 성능: SLC > MLC > TLC > QLC

    - 데이터 안정성: SLC > MLC > TLC > QLC

    - 데이터 수명: SLC > MLC > TLC > QLC

    - 단위 면적당 데이터 저장 크기(용량): QLC > TLC > MLC > SLC

    - 저장용량 당 가격: SLC > MLC > TLC > QLC

 

※ 구조가 단순한 SLC, MLC는 일반적으로 오류도 적고 속도가 빨라 장기간 높은 신뢰성을 요구하는 저장장치에 사용

    SLC에서 MLC, TLC, QLC로 저장하는 비트 수가 증가할수록 하나의 셀에서 구분해야 하는 데이터 경우의 수가

    2의 배수씩 늘어나기에 전하의 양을 더욱 세밀하게 제어해야 하므로 기술적 난이도가 급속히 높아진다.

    또한 동일한 셀에 더 많은 양의 데이터를 저장할 수 있어 생산성과 저장 효율이 높아진다.

 

하나의 셀에 4비트의 정보를 저장하기 때문에 QLC는 같은 면적의 웨이퍼에서 SLC보다 4배의 용량을 더 담을 수 있다. 

시장 관점에서는 더 저렴한 가격으로 판매가 가능하다는 것을 의미한다.

업계 관계자들은 QLC가 TLC 대비 30% 원가 절감이 가능하다고 말한다. MLC, SLC와는 그 차이가 더 커진다.

즉, 동일한 용량일지라도 이 네 가지 방식에 따라 성능의 차이가 발생하고 가격 또한 달라지게 됩니다. 

장점을 얻는 대신에 다른 특징에서 손해를 볼 수 있는 Trade-Off 관계가 존재

※ 데이터 수명 연장을 위해서 사용 시간에 따라 전압 Threshold를 바꾸는 알고리즘 적용할 수도 있지만

    많은 Bit를 저장하기 위해 따라오는 한계는 어느정도 존재할 수 밖에 없습니다.

 

사용 목적에 따라 NAND Flash 타입이 결정되며,

일반적으로 높은 성능, 안정성, 내구성이 중요한 환경에서는 SLC, MLC가 요구되고,

그렇지 않은 경우에는 가성비가 높은 TLC / QLC가  요구된다.

ex) SSD 제품을 구매할 때, 속도가 빠른 것을 원한다면 SLC /MLC 제품 이상을 고려할 수 있지만

    가격 부담이 있기에 Client PC 경우 TLC / QLC 제품이 고려된다.

    (단순히 대용량 데이터 저장 용도로 사용하시는 경우에는 HDD까지 고려할 수 있다.)

※ 1 ~ 2개 종류만 선택되어서 사용되는 것이 아닌 비중이 다를 뿐 여러 종류가 함께 사용된다.