SSD는 반도체인 낸드 플래시 (NAND Flash) 메모리를 이용해 만들어지는 저장장치로 특성상 발열이나 전력 소모가 적고 충격에 강하며 하드디스크 (HDD)보다 높은 성능과 빠른 반응성을 제공하지만 하드디스크보다 고용량 구현 및 용량 대비 가격 경쟁력이 떨어진다.
이러한 특징 때문에 SSD는 PC뿐만 아니라 휴대가 가능한 가벼운 무게의 울트라북 등에서 각광받고 있으며 기술 발전으로 가격 경쟁력과 용량이 늘어나면서 다양한 분야로의 사용도 증가하는 추세다.
또한 SSD는 하드디스크 및 ODD와 다르게 앞으로의 성장 가능성도 여전히 높아 메모리 제조사와 저장장치 제조사들이 뛰어들면서 경쟁도 활발하게 진행 중이다.
SSD 가격하락, 주요 요인은 어디에서 찾아볼 수 있을까?
SSD는 현재 GB 당 가격이 지속적으로 하락하는 추세이며 그에 따라 고용량 제품군이 점차 주력으로 이동하고 있다. 지금까지는 SSD 주력 제품이 120/ 128GB였다면 이제는 240/ 256GB가 가시권에 들어오고 있다.
시장의 이같은 변화는 기술 발전과 함께 SSD의 가격이 하락하면서 가능해진 것으로 특히 시장의 수요 및 생산량 증가에 따른 낸드 플래시 (NAND Flash) 메모리의 가격인하, 그리고 메모리의 미세공정 도입 등과 여러 가지 요인이 더해진 결과로 볼 수 있다.
SSD 가격인하 요인 1 - 미세공정 도입, 용량과 가격 현실화에 기여
SSD는 하드디스크와 다르게 반도체인 낸드 플래시 메모리를 기반으로 컨트롤러와 버퍼메모리, 인터페이스 등 다양한 부분들이 집약되어 만들어진다.
반도체를 이용하는 특성상 미세공정을 빼놓고 이야기 하지 않을 수 없다. 일반적으로 반도체에서 공정이 미세화될수록 같은 크기에 더 많은 회로를 넣을 수 있어 성능 향상이 가능하고 더 많은 생산량, 그리고 이를 통해 가격 경쟁력을 높일 수 있게 된다.
낸드 플래시 미세공정 도입은 한계 있으나 용량과 가격 현실화에 기여
낸드 플래시에서도 미세공정은 용량과 가격 현실화에 기여한다. 하지만 무한정으로 미세공정을 도입하지는 못한다. 이는 낸드 플래시 메모리의 공정을 미세화할수록 인접 셀 사이의 간섭이나 누설 전류 증가 등이 발생해 기술적으로 이를 해결하기 쉽지 않으며 성능과 내구성 (수명), 신뢰성은 하락하며 용량 증대도 한계에 직면하기 때문이다.
현재의 SSD는 대부분 19/ 20nm급 공정을 도입해 용량과 가격을 현실화했지만 그 이상의 미세공정을 선뜻 적용하지 못하고 있는 것도 그러한 이유다. 이는 DRAM도 비슷한 상황이며 아직까지 뚜렷한 해결책이 등장하지 못해 공정 미세화를 극복하는 기술로 3차원 수직구조 낸드 (3D NAND)나 저항 변화 메모리 (ReRAM)와 같은 차세대 메모리가 기대를 모으고 있다.
SSD 가격인하 요인 2 - 낸드 플래시 가격하락, MLC/ TLC로 가속
낸드 플래시 (NAND Flash) 메모리
SSD의 가격 안정화에는 낸드 플래시 메모리 가격하락이 큰 영향을 미치고 있다. 낸드 플래시는 스마트 기기 시장이 크게 성장하면서 이들에 탑재하는 수가 늘어났고 제조사는 제조 공정 미세화를 바탕으로 더 많은 메모리를 생산하고 이는 제조 가격하락을 가져왔으며 결과적으로 낸드 플래시 메모리 판매 가격하락으로 이어졌다.
이는 PC DRAM 시장이 PC 시장의 침체와 SK하이닉스 중국 우시공장 화재 이후 공급 부족으로 가격이 인상된 것과는 대조적이다. 아직까지 낸드 플래시는 수요보다 생산이 많아 과잉공급이 이루어지고 있다.
주요 시장조사기관에 따르면 낸드 플래시 거래 가격은 지난 2월 14% 가까이 급락했으며 삼성전자 중국 시안공장 가동, 지난해 9월 초 발생한 SK하이닉스 (SK Hynix) 중국 우시공장 화재 정상화 등이 이어지면서 가격하락이 이어질 것이라는 분석이 나오면서 올해에도 낸드 플래시 하락세는 이어질 것으로 전망된다.
마이크론 (Micron) TLC 낸드 플래시 웨이퍼 (20nm 128Gb TLC)
낸드 플래시는 SLC (Single-Level Cell)와 MLC (Multi-Level Cell), TLC (Triple-Level Cell)로 나뉘며 셀당 1비트 (bit)와 2비트, 3비트를 각각 저장, 쓰기/ 지우기 (Program/ Erase) 횟수가 SLC는 10만, MLC는 3천, TLC는 1천회로 알려졌다. 일반적으로 성능과 내구성 (수명) 및 안정성은 TLC < MLC < SLC 순, 가격은 TLC가 상대적으로 유리하다.
초창기 SSD 시장에는 고성능과 높은 내구성 (수명)을 제공하지만 높은 가격을 형성한 SLC가 사용되면서 일반 사용자가 구입하기에는 부담이 되었다. 그러나 이후 MLC를 도입하면서 성능과 가격, 용량을 적절하게 구현 가능해졌고 경쟁이 이어지면서 SSD 가격은 보다 현실화되었다.
MLC보다 대용량 구현과 가격을 합리적으로 끌어낼 수 있을 것으로 알려진 TLC도 등장이 시작되었으나 실제 제품은 삼성전자가 출시한 840/ 840 EVO를 제외하면 찾아보기 어려웠다. 2014년에는 TLC의 활성화가 예상되고 있지만 MLC 대비 낮아진 내구성 (수명) 검증 및 가격 경쟁력이 부족한 상황이다.
SSD 가격인하 요인 3 - 성장 가능성 높은 SSD, 고부가가치 산업
현재 SSD는 하드디스크나 ODD의 하락세에도 불구하고 울트라북이나 노트북 등에 탑재되면서 시장이 확대되고 있으며 이와 같은 시장을 통해 성능 가능성이 높은 것으로 알려졌다.
PC 시장의 침체에도 불구하고 여전히 높은 성장 가능성을 가진 SSD 시장에 뛰어드는 것도 이 때문이다. 낸드 플래시 메모리를 제조하는 제조사, 저장장치 제조사, PC 메모리 모듈 제조사 등 다양한 제조사가 자본을 투자하며 뛰어들고 있다.
또한 낸드 플래시가 단순 반도체인데 반해 SSD는 고부가가치 제품이다. 낸드 플래시 메모리는 공급과잉 등으로 시장에서 하향세지만 SSD는 컨트롤러와 낸드 플래시 등으로 이루어진 완제품으로 하드디스크보다 높은 가격을 형성해 이윤을 창출할 수 있다.
높은 성능 제공 및 충격에 강한 SSD는 울트라북이나 다양한 장치에 활용
이같은 시장 경쟁은 SSD의 가격하락을 이끌어내고 있다. 주요 시장조사기관 및 SSD 제조사는 지난해 30% 하락한 SSD 가격은 올해에도 20-30% 수준으로 더 하락할 것으로 전망했다.
또한 시장 경쟁 중에도 낸드 플래시 메모리 제조사와 저장장치 제조사는 낸드 플래시 메모리나 컨트롤러를 직접 개발 및 생산하거나 수량을 확보 가능해 가격 경쟁력을 높일 수 있는 여지가 많아 소규모 업체들은 도태될 것으로 예상된다.
한편 지난해 SSD 시장 점유율은 1위가 삼성전자 (25.2%), 2위는 인텔 (19.6%), 3위는 샌디스크 (13.7%)였고 도시바 (Toshiba, 10.9%)와 마이크론 (Micron, 8.9%)이 추격하고 있다. 올해도 큰 순위 변화는 없을 것으로 예상되고 있으며 대부분 낸드 플래시 메모리 제조사가 순위권에 있다.
SSD 가격인하 요인 4 - 다양한 SSD 제조사의 활발한 경쟁
현세대 SSD는 다양한 SSD 제조사의 제품으로 경쟁 중
SSD는 성능과 내구성 (수명), 지원 소프트웨어 및 사후지원 (A/S) 등이 선택에 복합적으로 영향을 주고 있지만 가격 경쟁력도 무시하기는 어려운데 현재는 수많은 SSD 제조사의 경쟁이 이어지면서 이전보다 합리적인 가격으로 SSD 구입이 가능해지고 있다.
또한 사용하는 컨트롤러나 낸드 플래시의 종류도 다양화되는 등 시장의 경쟁이 치열해지고 있으며 낸드 플래시 가격인하 등 복합적인 경쟁이 진행되고 있다.
SSD 1GB 당 가격은 1,000원 이하로 낮아져
현재 시장에 판매되는 SSD는 MLC 낸드 플래시를 기반으로 만들어진 주력 제품이 240/ 256GB로 점차 이동하고 있는데 가격비교 사이트의 최저가 기준으로 1GB 당 판매 가격을 보면 120/ 128GB가 600원 이하, 240/ 256GB도 550원 전후로 구입 가능해졌다.
아직은 하드디스크의 GB 당 가격에는 부족하지만 1GB 당 1,000원 이하로 구입이 가능해졌다. 용량별로 보면 240/ 256GB가 주력으로 판매되는 120/ 128GB보다 전반적으로 GB 당 가격 경쟁력이 높아졌다. 이는 다양한 SSD 제조사 및 컨트롤러 등장, 가격 차별화로 경쟁이 치열해지면서 가능해진 것이다.
이는 어디까지나 MLC 기반 SSD에 해당하는 것으로 올해 시장을 견인할 것으로 예상되는 TLC는 MLC보다 가격 경쟁력이 유리하지 않다. TLC 기반은 삼성전자 840/ 840 EVO 시리즈가 유일하지만 가격이 안정화된 MLC 기반 SSD보다 조금 더 높은 GB 당 가격을 형성하고 있다.
가격과 용량 경쟁을 위해 등장한 TLC는 실제 시장 상황을 반영하지 못하고 있는 것이다. 이는 삼성전자가 내구성 (수명)이 유리한 eTLC를 활용하는 것과 터보 라이트 (TurboWrite)나 RAPID 모드 구현과 같은 새로운 기술 추가 등이 MLC와의 가격 경쟁에 영향을 준 것으로 보인다.
SSD 가격인하 요인 5 - 앞으로 사용될 차세대 메모리 및 기술
SSD 가격은 미세공정과 이를 바탕으로 한 낸드 플래시 메모리 가격인하, 다양한 제조사의 등장과 이들의 경쟁을 통해 점점 더 낮아지면서 고용량 SSD를 이전보다 합리적으로 구입 가능해지고 있다. 그러나 낸드 플래시 메모리 가격인하를 이끌어온 미세공정이나 스마트기기 수요는 어느 순간이 되면 제한될 수밖에 없다.
이를 위해서는 기존 기술을 보완하기 위한 새로운 기술이 요구되며 메모리 제조사가 개발 및 출시를 앞두고 있는 3차원 수직구조 낸드 (3D V-NAND, 3D Vertical NAND)를 비롯하여 차세대 메모리인 저항 변화 메모리 ReRAM (RRAM, Resistive Random Access Memory)이 잘 알려졌다.
이들 기술은 낸드 플래시 메모리의 미세공정 한계와 성능 및 용량, 내구성 (수명) 등을 개선하며 낸드 플래시 메모리 대체와 시스템 성능 향상, 소비전력 감소, 미세화 진척으로 제조 원가 하락 등에 목적이 있다.
3차원 수직구조 낸드 (3D NAND) (출처 : SK하이닉스)
3차원 수직구조 낸드 기술은 10nm급 공정으로 셀 간격이 좁아지면서 미세공정 도입의 어려움과 이에 따른 전자 누설에 의한 간섭 현상을 해결하기 위해 단층 배열 셀을 3차원 수직으로 적층하는 기술이다. 이론적으로 높은 밀도를 구현 가능하나 제조 기술이 복잡해지고 수율 확보, 데이터 저장 기간이 줄어드는 문제도 있어 결함없는 메모리 셀을 만들어야 한다.
일반 MLC의 약 3천 회보다 높은 35,000회 쓰기 수명과 더 많은 저장 용량 확보, 성능 향상 및 전력 소모도 개선이 가능해 성능과 가격, 용량과 내구성 (수명)의 약점을 보완한다. 삼성전자와 SK하이닉스 (SK Hynix)를 비롯하여 도시바 (Toshiba), 마이크론 (Micron) 등이 개발 및 양산에 들어가고 있다.
차세대 메모리, 미세공정 한계 극복, 성능 및 용량, 내구성 (수명) 개선 (출처 : SK하이닉스)
차세대 메모리 중 낸드 플래시를 대체하기 위한 기술로는 저항 변화 메모리 ReRAM (RRAM, Resistive Random Access Memory)가 있다. SK하이닉스와 HP가 공동 개발 중에 있는 기술이다.
ReRAM은 RRAM으로도 불리며 속도는 빠르나 전원이 차단되면 데이터가 사라지는 DRAM의 특성과 전원이 공급되지 않아도 데이터가 보존되지만 성능이 DRAM보다 떨어지는 낸드 플래시 메모리의 장점을 합한 메모리다.
기억 소자 재료와 구조가 상대적으로 단순하고 저전력으로 동작해 기억 소자를 적층하면 기억 밀도를 높이기 쉽고 고밀도 대용량화에 적합하다. 다시 쓰기 성능은 100만회 이상, 10nm 속도로 DRAM 수준의 속도를 내면서 낸드 플래시 메모리의 10배 이상의 내구성을 제공한다. 낮은 비용 또는 낸드 플래시 메모리 수준의 가격으로 성능 향상과 내구성, 소비전력을 절감할 수 있을 것으로 전망된다.
3D 기술을 응용한 VRRAM (Vertical ReRAM)도 개발되고 있으며 이에 적합한 고속 인터페이스 지원이 요구된다. 삼성전자를 비롯해 SK하이닉스나 소니 등의 주요 제조사는 2015년 상용화 일정을 보고 있어 낸드 플래시 메모리를 대체하는 데는 시간이 더 소요될 전망이다.
물론 새로운 기술은 등장 초기에는 기술 구현이나 적용 문제 등으로 제품 등장 시기가 늦춰지거나 높은 가격을 형성할 것으로 예상된다. 하지만 점진적인 지원과 사용 확대로 현재의 낸드 플래시 메모리처럼 가격 안정화가 이루어질 것이다.
올해 낸드 플래시 가격 하락세, SSD 시장은 지속 성장 예상
SSD는 지속적으로 성장 중이며 수년동안 낸드 플래시 공급과잉 등이 이루어지면서 SSD의 가격은 자연적으로 하락 중이다. 올해에도 낸드 플래시 공급과잉이 당분간 이어질 것으로 알려졌으며 당분간 이같은 가격 하락세는 유지될 것으로 전망된다.
또한 성장하는 SSD 시장에 여러 제조사가 뛰어들면서 경쟁이 발생하고 있다. 이같은 경쟁으로 주력으로 사용되던 120/ 128GB는 이제 240/ 256GB에 그 자리를 넘겨주고 있으며 앞으로는 500/ 512GB 이상의 SSD도 사용 가능해질 것으로 보인다.
올해도 낸드 플래시 하락세, 지속 성장 예상되는 SSD
SSD 및 낸드 플래시의 가격인하와 함께 SSD에 사용하는 기술도 지속적인 개발 및 발전이 이루어질 것이다. 지금은 미세공정의 한계에 봉착하고 있지만 이를 보완하기 위한 3차원 수직구조 낸드나 차세대 메모리 ReRAM 등의 등장으로 SSD는 다시 한번 도약할 것으로 예상된다.
이와 같은 기술 발전과 제조사의 경쟁은 사용자에게는 보다 다양한 제품군 공급과 함께 합리적인 가격을 제시해 높은 성능과 용량의 SSD 구입도 가능해질 것이다.
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