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NVMe 1.3 디램 VS NVMe 1.4 디램리스 , Western Digital Black SN750 NVMe 1.3와 Blue SN550 NVMe 1.4 Gen3 SSD

문태환기자

조회26,086회 댓글0건 작성일시 기사승인

AMD, 인텔 프로세서를 사용하면서 차세대 스토리지라고 볼 수 있는 NVMe SSD 는 작은 크기이지만 SATA3 포트와 달리 PCIe x4 배속 레인을 적극적으로 활용하면서 프로세서와 직접 혹은 칩셋와 직접 연결하여 기존 SATA3 인터페이스 기반의 SSD 대비 4배에서 6배 정도 빠른 성능을 낸다.  컴퓨터에서 병목 현상을 보이는 스토리지가 비약적으로 빠른 성능을 보이일 수 있는 가장 큰 이유는 PCIe 레인을 활용하는 "그래픽카드" 밖에 없어 그 여유가 남은 PCIe 레인을 적극적으로 활용할 수 있기 때문이다. 


그래서 기존의 2.5 인치 기반의 SATA3 인터페이스를 갖고 있는 SSD 는 아주 일반적인 사용 용도로 일반화 되고 있는 스토리지로 가고 있으며 하이엔드 유저들은 여기에서 조금 더 빠른 성능을 내기 위해서는 자연스럽게 NVMe SSD 로 관심이 옮겨 가고 있다. 



 

▲ 인텔의 최신 Z490 칩셋 메인보드는 총 3개의 M.2 NMVe 스토리지를 장착할 수 있도록 준비되어 있다.  (사진, 에즈락 Z590 타이치 메인보드) 


Western Digital, WD BLUE SN550 NVMe 1.4 1TB 






제품의 구성은 상당히 단출하다.  우선 이번 기사로 사용되는 WD 블루 SN550 하나와 함께 간단한 사용설명서, 보증서 등을 포함하고 있다.   제품의 본체는 투명 PVC 소재의 아크릴로 보호된다. 






블루 SN550 제품의 구성은 샌디스크 컨트롤러와 1TB 용량을 갖고 있는 샌디스크 낸드 플래시 마지막으로 펌웨어 이렇게 크게 보면 3가지로 구성되어 있다.  기사를 통해 소개하는 제품이 1TB 의 최고 높은 용량을 가진 모델이지만 하위 모델인 500GB, 250GB 도 동일한 구성을 하고 있다.  데이터를 저장하는 낸드 플래시는 모두 원칩 구성이다. 



제품의 뒷면에는 아무런 전기 소자가 붙어 있는 않은데 이와 같은 구성은 제품의 후면 (혹은 바닥면)에서  발생하는 발열을 최소화한 디자인으로 컴퓨터 외에 해당 제품을 노트북에 장착할 때도 상대적으로 열로 인한 문제를 원천적으로 해결했다. 


NVMe 1.3 디램 VS NVMe 1.4 디램리스 SSD ?  


웨스턴디지탈에서 출시하고 있는 NMVe 기반의 스토리지는 최고 상위 모델인 블랙과 오늘 소개하는 블루, 메인스트리 모델로 구분할 수 있는데 이 제품의 가장 큰 차이점은 동일한 용량임에도 불구하고 서로 다른 구조를 갖는다는 점에 있다.   우선 블랙 모델과 블루 모델을 스펙을 비교해 보자면 아래와 같다. 




▲ 오늘자 (5월 8일) 최저가격 및 스펙 비교표 


영구 메모리 영역 Persistant Memory Region (PMR)  


우선 초창기 SSD 에는 SLC 기반의 낸드 플래시와 더불어서 캐시 역할을 했던 DDR 메모리까지 낸드 플래시와 DRAM 의 이중적인 구조로 2.5 인치 SATA3 SSD 가 만들어졌다.  제조사들 마다 차이가 있었지만 대부분 전체 용량은 10% 정도에 해당되는 DRAM 을 캐시 메모리를 사용되었다.   250GB ~ 256GB 모델의 경우는 256Mbit 용량의 캐시가 장착되어 사용되었다고 볼 수있다.  


최근 출시된 하이엔드급 NVMe SSD에는 플래시 메모리 외에 DRAM 이 장착되는데 이 DRAM의 목적은 논리적 블록 주소와 물리적 플래시 메모리 주소 간의 매핑을 빠르게 해줄 수 있는 일종의 인덱스가 적용되어 있는 스마트폰의 즐겨찾기 혹은 단축키에 해당되는 역할을 해준다.  즉, 이 캐시 메모리의 역할을 하당 데이터를 저장하는 데이터 캐시 역할이 아닌 해당 데이터가 있는 시스템 메모리 (대부분 DDR4)에 있는 데이터의 주소를 미리 가지고 있다는 것이다.  




▲ WD BLACK SN750 1TB 모습  


그러나 NVMe 규격은 이 DRAM을 사용할 수있는 방법에 대해서는 언급이 되어 있는데 NVMe 1.2 와 1.3 사양에는 컨트롤러에 직접 매핑이 되는 DRAM 캐시 메모리가 버퍼로 사용되어 연결된 PCI 주소 공간을 통해 직접 액세스 할 수 있도록 해준다.  이를 통해 많은 연산을 필요로 하는 프로세서와 프로세서 내부의 메모리 혹은 캐시 메모리 컨트롤러를 대신하여 직접 처리할수 있다.  이 이야기는 프로세서 혹은 시스템 메모리에 상주된 데이터를 이 두 곳의 사용없이 데이터를 빠르게 읽어 올 수 있도록 해준다.  


최신 NVMe 1.4 버전에서 도입된 PMR (Persistent Memory Region) 기능은 앞서 작동을 했던 DRAM 과 원리는 비슷하나, 이 기술의 가장 큰 장점은 바로 낸드 플래시 내부를 사용하므로 컴퓨터의 전원이 차단되더라도 항상 그 데이터 값을 저장할 수 있게 되어 프로세서 혹은 메모리에서 낸드 플래시에 저장되어 있는 데이터를 보다 오버 헤드 없이 빠르게 불러올 수 있다.  


WD 는 외부 업체에서 만든 컨트롤러를 사용하지 않고 자체적인 컨트롤러 및 펌웨어를 개발, 장착하고 있는데  오늘 소개하는 WD 블루 SN550의 NVMe 1.4 호환 컨트롤러는 PCIe 3.0 x4 링크를 통해 호스트와 인터페이스합니다. 이는 이전 구형인 SN500에 비해 두 배 늘어난 PCIe x4 레인을 활용하므로 전 세대 대비 빠른 성능 향상을 이루어냈다.  


구조적으로 우리는 새로운 컨트롤러가 SN750의 WD의 28nm 트라이 코어 NVMe 컨트롤러에 가까운데 구조적으로 갖는 가장 큰 차이는 바로 낸드 플래시 제어를 8채널 설계에서 4채널 반으로 줄였으며 보다 작아지고 전력 소비량은 낮아져 결과적으로 전체적으로 제품의 발열을 낮아졌다.  그래서 단순한 디자인으로 블루 시리즈를 만들었기 때문에 제조 비용을 절감 하였다. 


■ Western Digital SSD Dashboard 




▲ 블랙 모델의 경우 검은색 스킨을 갖고 있는 대시보드의 모습을 볼 수 있다.






▲ 블루 모델의 경우는 흰색 스킨으로 제품의 상태를 볼 수 있으며 모니터링 > 성능 차트 를 통해 읽기 및 쓰기 속도 및 제품에서 측정되는 온도를 직접적으로 볼 수 있도록 해준다.  


WD BLUE SN550 의 성능은? 


우선 제품의 성능을 측정하기 위해 인텔 Z390 칩셋 기반의 메인보드에 장착하여 일반적인 성능을 측정해 봤다.  





▲ AS SSD Benchmark 로 확인해본 WD BLUE SN550 의 성능 


 

▲ AS SSD Benchmark 로 확인해본 WD BLACK SN750 의 압축 성능 차트 


우선 캐시 메모리가 달려 있는 SN750 과 캐시 메모리가 없는 SN550 의 압축 성능 차트를 비교해 보면 쓰기 성능은 비슷한 패턴을 보이며 꺽인 선을 보여주는데 그 최대 최소 값의 차이를 보면 성능 차이를 어렴풋이 알 수 있을 것이다.  하지만 최대, 최소값의 절대적인 차이를 보이는 가장 큰 이유는 캐시 메모리 보다라는 컨트롤러의 읽기, 쓰기 채널의 숫자가 8개에서 4개로 줄었기 때문이다. 



▲ 크리스탈 디스크 마크에서 확인해본 SN550 성능 


크리스탈 디스크 마크에서 측정된 연속 읽기 및 쓰기 성능은 앞서 봤던 스펙에서 표기가 되었던 수치와 비슷하게 나왔다. 


NVMe 1.3 디램 VS NVMe 1.4 디램리스 더티 테스트 



▲ WD BLUE SN550 의 더티 테스트 


▲ WD BLACK SN750 의 더티 테스트 


더티테스트 결과에서 SN750 과 SN550 의 성능은 차이는 정확하게 절반 정도 차이를 보여주었다.  더티 테스트 하나만 가지고 본다라면 이 두가지 제품의 성능 차이는 상당히 크게 존재한다고 볼 수 있다. 


NVMe 1.3 디램 VS NVMe 1.4 디램리스 PCMARK 스토리지 성능 


▲ WD BLUE SN550 의 PCMARK 스토리지 테스트 결과 


■ 1TB 라는 용량을 필요로한 분들에게 높은 가성비를 줄 듯 


 

그리고 SN550가 SN750 보다 느린 이유는 조금은 줄어든 컨트롤러의 읽기 쓰기 채널 즉, 컨트롤러 쿼드 채널에서 3 채널로 달라졌는데 이와 같은 구조는 하나의 단일 낸드 플래시를 사용하기 위한 컨트롤러의 변형에 기인한 것으로 보인다.   하지만 비교적 높은 성능을 보이는 이유는 QLC 기반의 낸드 플래시를 사용하지 않았기 때문이다.  상위 블랙 모델과 차이점은 외부로 보이는 캐시 메모리의 유무도 있겠지만 이 처럼 2개의 낸드 플래시로 쿼드 채널 읽기 쓰기 구조에서 하나의 낸드 플래시 컨트롤러의 트리플 채널 읽기 쓰기 구조에서 기인하며 이와 더불러 컨트롤러에서는 디램 캐시에 관한 어드레스 라인 자체도 줄일 수 있기 때문에 결국엔 용량 기준으로 봤을 때 비교적 성능 하락을 최소화하면서 용량을 유지하여 가성비를 중요시한 분들에게 선택을 받을 수 있는 즉 보다 저렴한 NVMe SSD 를 사용하기 위해 낸드플래시 구성, 컨트롤러의 변화 등을 꾀한 제품으로 보인다. 


또한 이런 단순한 구성, 즉 블루 SN550 의 하위 용량 제품인 250GB 그리고 500GB 모델도 외형상으로 보면 하나의 컨트롤러와 하나의 낸드 플래시 메모리로 구성되는데 외형적으로 M.2 2280 크기로 같으며 발생하는 열 자체가 사실상 낮아 보급형 라이젠 B450, A320, 인텔 B360, H310 방열판을 기본적으로 제공하지 않은 제품들에서도 안정적으로 사용이 가능하다. 


여기에서 하나 더 중요하게 봐야할 부분은 최상위 제품군인 블랙 제품과 동일한 품질보증 기간은 5년을 갖는다는 것도 역시 오늘 기사를 통해 소개한 블루 SN550 1TB 제품의 큰 장점으로 봐야할 듯 하다.



마지막으로 이제 이 제품의 결론을 내려보자.  내년 SSD 시장은  NVMe 1.3 에서 1.4 으로의 변화 그리고 AMD 라이젠 프로세서 및 인텔의 11세대 프로세서에서 PCIe Gen4 로 넘어가는 상황 여기에 더불어서 고용량 낸드 플래시의 등장 QLC 혹은 100 Lay 이상의 TLC 의 등장으로 속도적인 측면과 용량적인 측면으로 모두 발전될 상황이기 때문에 디램리스 방식의 NVMe SSD 는 앞으로도 보다 많이 나올 것으로 보인다.  특히나 디램리스, 그리고 Gen4 를 지원하는 NVMe 제품 들의 경우 3,000 ~ 4,000 MB/s 급의 연속 읽기 성능은 무난하게 나오지 않을까 예상된다.   오늘 기사를 통해 소개한 WD BLUE SN550 이 갖고 있는 현재의 성능과 위치를 확인해봤다.  WD의 상위 블랙 모델과 동일한 용량 대비 약 10만원 정도 저렴하지만 동일한 워런티 (품질 보증 기간)를 갖는다 점, 제품의 연속 읽기 및 쓰기 성능은 80% 정도 나온다는 점, 소비자들이 이 두가지 사실을 이해하고 제품을 구입하는데 참조하길 바란다. 

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