[컴퓨터기초] 플래시 메모리(Flash Memory)에 대해서...

플래시 메모리(Flash Memory)란?

전기적으로 데이터를 지우고 다시 기록할 수 있는 비휘발성 반도체 저장장치이다.

전기적으로 자유롭게 재기록이 가능하다. 

PROM은 내용을 기록할 때 하드웨어적으로 내부의 배선을 끊기 때문에 한 번 데이터를 기록하면 다시 기록할 수 없다. EPROM은 삭제 방식에 따라 자외선을 쬐어야 하는 UV-EPROM과 전기적으로 가능한 EEPROM 등으로 나뉜다. 후자는 전술했듯 플래시 메모리로 발전했고, 전자는 매우 번거롭기 때문에 현재는 거의 안 쓰인다. 과거에는 PROM과 EPROM이 각종 펌웨어를 저장하고 있었지만, 요즘은 거의 플래시 메모리로 대체되고 있으므로 펌웨어 업데이트가 과거에 비해 매우 자유롭다.

 

ROM에서 나온 것이니 ROM의 일종으로 봐야 할 것 같지만, 플래시 메모리는 기록된 내용을 보존한다는 측면에서는 ROM과 유사한 특징이 있으면서도 데이터 접근 방식도 메모리 방식이 아닌 하드 디스크의 섹터와 유사한 페이지 단위로 접근한다는 특성으로 인해 주기억 장치가 아닌 보조 기억 장치로 분류된다.

 

 

플래시 메모리 장점

플래시 메모리는 비휘발성, 즉 전원을 꺼도 데이터가 남기 때문에, 데이터 저장이 필요한 온갖 전자 제품에 다 들어간다. 
작고 가벼우면서도, 자기 매체나 광학 매체에 비해 기계적인 충격에도 강하고, 직사광선, 고온, 습기에도 강하다.
하드 디스크처럼 데이터 접근을 위해 액추에이터로 헤드를 움직여 섹터를 검색하는 방식이 아닌 전기 신호로 접근하는 방식이기 때문에 검색 시간이 매우 짧다.

 

 

플래시 메모리 단점

휘발성인 램과 속도 면에서 비교했을 때 쓰기 속도가 매우 느린 편이다. 
한 셀에 여러 단계의 값을 지정하는 MLC형은 한 셀에 한 단계의 값만 저장하는 SLC에 비해 더 더욱 쓰기가 느리다. 
읽기 속도 역시 DRAM과 비교할 수 없이 느리고, SRAM과는 넘사벽이다. 

 

블록을 지우기 전에 새로 쓸 수 없다. 블록 단위로만 재기록할 수 있다.
필요한 데이터가 위치한 셀만 지우고 새로운 값을 쓰면 좋겠지만 인접 위치에 있는 것까지 다 지우고 새로 써야 한다.

 

덮어쓰기가 불가능하며 이미 데이터가 존재하는 블록에 새 데이터를 저장하려면 그 블록을 지운 다음에 써야 한다. 애초에 EEPROM에서 유래한 기술인 만큼 비트 단위로 덮어쓰기를 하면 쓰기 속도가 극단적으로 느려지고, 그걸 블록 단위로 일괄 처리해서 덮어쓰기 속도를 끌어올린 게 플래시 메모리의 시작이다. 추상적으로 저장매체에겐 읽기와 쓰기 명령만 보낸다고 가정하지만(HDD는 실제로도 그러하다.) SSD는 쓰기 대상 블록이 비어있지 않다면 실제로는 지우기-쓰기가 진행되는 것이며, 이를 컨트롤러에서 블랙박스 식으로 알아서 처리하기 때문에 SW~메인보드 입장에선 그게 보이지 않을 뿐이다. 

 

기록 횟수에 제한이 있다.
매체의 소재 자체의 한계로 인해 기록 가능 횟수에 한계가 있다. 이 횟수를 넘어가면 내용의 삭제 및 기록이 되지 않는다. 이 상태에 와도 읽기가 바로 안 되지는 않지만 일반적으로 읽기와 쓰기 모두를 해야 하기 때문에 더 이상 이용이 어려워진다.

 

플래시 메모리 작동 원리

플래시 메모리는 어레이에 배치된 메모리 셀로 구성된다.

모든 메모리 셀에는 적어도 1비트를 저장할 수 있는 하나의 플로팅 게이트 트랜지스터가 포함되어 있다.

SLC(단일 레벨 셀)는 1비트의 정보를 저장할 수 있는 반면, MLC(다중 레벨 셀)는 셀의 플로팅 게이트에서 여러 레벨의 전하 중에서 선택하여 셀당 1비트 이상을 저장할 수 있다.

플래시 메모리 셀의 기본 구조.

 

위 그림처럼 플로팅 게이트에 저장된 전하량에 따라 1비트 SLC 또는 여러 비트 MLC를 저장할 수 있다.

 

출처: https://www.iue.tuwien.ac.at/phd/windbacher/node14.html

출처: https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%94%8C%EB%9E%98%EC%8B%9C_%EB%A9%94%EB%AA%A8%EB%A6%AC