많은 사람들이 스마트폰과 같은 모바일 기기를 통해 인터넷 서핑부터 셀피(selfie), 고화질 동영상 저장/감상까지 다양한 작업을 하면서 더욱 높은 성능의 모바일 기기가 요구되고 있는데요. 그만큼 모바일 기기를 구성하는 반도체 부품, 그 중에서도 메모리 반도체의 성능이 더욱 중요해졌습니다.

스마트폰, 태블릿PC와 같은 모바일 기기는 일반적으로 eMMC(embedded Multi-Media Card)라는 내장 메모리를 이용해 정보를 저장해왔는데요. 삼성전자는 지난 2월 세계 최초로 차세대 스마트폰에 탑재되는 업계 최대 용량의 128GB UFS(Universal Flash Storage) 내장 메모리를 양산하기 시작했습니다.

eMMC, 더 작고 슬림한 기기를 위한 메모리

eMMC는 데이터 고속처리를 위해 모바일 기기에 내장하는 메모리 반도체입니다. 모바일 기기의 보조 데이터 저장공간으로 사용되는 탈착형 외장 메모리 카드와 달리, eMMC는 컨트롤러와 낸드플래시 메모리가 패키지로 통합돼 제품에 내장됩니다.

모바일 기기 업체들은 빠른 성능 구현은 물론, 배터리 수명을 최대화(化)하기 위해 고성능·저전력 특성에 크기까지 작은 반도체 솔루션을 요구하고 있는데요. 삼성전자는 고사양 모바일 기기에 적합한 eMMC 솔루션을 제공해 많은 모바일 기기 업체들이 차세대 시스템을 적기에 출시할 수 있도록 지원하고 있습니다.

특히 삼성전자는 이번 기존 eMMC 카드의 속도 한계를 뛰어넘는 프리미엄 UFS 라인업을 양산함과 동시에 기존 eMMC 내장 메모리 규격인 ‘eMMC 5.0’보다 임의 읽기 속도를 1.5배 높인 고성능 'eMMC 5.1’ 라인업도 양산에 돌입했습니다.

UFS가 선사할 보다 빠른 모바일 경험

UFS는 차세대 초고속 플래시 메모리입니다. UFS는 국제 반도체 표준화 기구 ‘제덱(JEDEC)’의 최신 내장 메모리 규격인 ‘UFS 2.0’ 인터페이스를 적용한 제품인데요.

시스템 성능에 큰 영향을 미치는 임의 읽기 속도가 외장형 고속 메모리 카드보다 12배 이상 빠릅니다. 특히 UFS 메모리는 SSD에서 사용 중인 속도 가속 기능 ‘커맨드 큐(Command Queue)’가 적용됐는데요.

커맨드 큐는 내장 메모리 카드의 성능 극대화를 위해 여러 입·출력 데이터를 한 번에 처리하는 기술입니다. 이를 적용하면 기존 고성능 내장 메모리(‘eMMC 5.0’)보다 2.7배 빠른 임의 읽기 속도로 동작하는 동시에 소비전력은 절반 수준으로 낮출 수 있죠.

또한 임의 쓰기 속도는 외장 메모리 카드보다 28배 빠른 14000 IOPS를 구현해 스마트폰에서 초고해상도(UHD)의 콘텐츠를 보면서, 다른 여러 작업을 동시에 하더라도(멀티태스킹) 버퍼링 현상이 없어 더욱 스마트한 모바일 사용자 경험을 제공한답니다.

이는 사용자가 버퍼링 없이 고화질 동영상을 감상하고, 고사양 게임 또는 기타 작업을 즐길 수 있다는 건데요. 여러 개의 애플리케이션을 동시에 구동하면서 버퍼링 없이 파일을 업로드/다운로드할 수 있음을 의미합니다.

eMMC와 UFS, 어떻게 다른가?

UFS의 성능을 크게 향상시키는 데 기여했던 두 개의 요소가 있습니다.

먼저, UFS엔 읽고 쓰는 별도의 전용 경로가 있는 LVDS(Low-Voltage Differential Signaling) 직렬 인터페이스가 있습니다. 이를 통해 UFS는 동시에 읽고 쓰는 쌍방향 소통이 가능하죠. 반면 eMMC 병렬 인터페이스는 한 번에 한 방향으로만 데이터를 전송할 수 있어 동시에 읽고 쓰는 것이 불가능합니다.

둘째, UFS는 실행해야 하는 명령어를 처리하는 커맨드 큐를 적용했습니다. 커맨드 큐는 여러 개의 명령어를 동시에 처리할 수 있고 그에 따라 작업 순서도 변경되는데요. 그러나 커맨드 큐***가 없는 eMMC는 한 가지 프로세스가 마무리된 후에야 다음 단계로 넘어갈 수 있습니다.

***eMMC 5.1은 eMMC 5.0에 커맨드 큐를 적용, 성능이 향상된 점이 특징입니다

삼성전자의 뛰어난 공학 기술력으로 이 두 가지 요소가 결합, 완성된 UFS 2.0은 eMMC 5.0 대비 △연속 읽기 속도 1.40배 △연속 쓰기 속도 1.66배 △임의 읽기 속도 2.71배 △임의 쓰기 속도 1.07배를 향상시켰습니다.

플래시 메모리의 진화

1984년 처음 등장한 이후, 플래시 메모리는 지금도 많이 사용되고 있는 USB부터 △디지털 영상처리와 모바일 경험을 좌우하는 SD 카드와 마이크로SD 카드 △빠른 속도로 HDD를 대체하고 있는 차세대 저장장치 SSD △스마트 기기와 태블릿 기기의 저장 용량을 실질적으로 규정짓고 있는 eMMC에 이르기까지 많은 발전을 거듭했습니다. 삼성전자는 업계의 틀을 세우고 2002년부터 낸드플래시 메모리 시장을 주도하면서 업계 ‘최초’ 제품을 생산해왔는데요.

삼성전자는 반도체 기술 분야에서 20년 넘게 선두주자로 자리매김하면서 UFS 양산 체계를 갖춘 최초 업체이자 유일한 기업이 됐습니다. 이러한 UFS 솔루션은 업계에 거센 변화의 바람을 몰고 올 것으로 기대되고 있습니다.

앞으로도 소비자들의 편리하고 스마트한 모바일 라이프에 기여하기 위한 삼성전자의 노력은 계속될 예정인데요. 가까운 미래엔 또 어떤 혁신적인 기술들이 우리 눈앞에 펼쳐질까요?

※본 콘텐츠는 영문 기고글을 번역한 것이며 원문은 아래 링크에서 확인하실 수 있습니다
eMMC to UFS: How NAND Memory for Mobile Products Is Evolving

총 8개의 코어 탑재로 고성능, 저전력 특성 극대화

지난 2013년 1월 ‘CES 2013’에서 첫 공개 시연한 ‘엑시노스 5 옥타’의 가장 큰 특징은 암(ARM)社의 ‘빅리틀(big.LITTLE)’ 설계구조에 기반한 저소비전력인데요.
‘엑시노스 5 옥타’는 8개 코어에 기반한 고성능 모바일 AP로 4개의 고성능 Cortex-A15 코어(big)와 4개의 저전력 Cortex-A7코어(LITTLE)가 작업 중인 프로그램의 요구 성능에 따라 자연스럽게 전환됩니다.

즉, 3D영상이나 고사양 게임 등은 고성능 빅(big)프로세서로 처리하고 문자 메시지, 이메일 송부 등 작업을 수행할 때는 상대적으로 소비 전력이 적은 리틀(LITTLE)프로세서가 구동 되는 원리입니다.

동일한 작업 수행시, 빅(big) 프로세서로만 구동하였을 때 비해 옥타 코어는 최대 70% 수준까지 낮은 소비 전력으로 처리가 가능한데요. 삼성전자의 저전력 28나노 하이K 메탈게이트 공정과 절전에 최적화 된 칩 설계로 전력 소모를 최소화했습니다.


강력한 3D 그래픽 성능과 WQXGA(2560×1600) 지원

‘엑시노스 5 옥타’는 강력한 3D 그래픽 성능으로 기존 ‘엑시노스 4 쿼드’ 제품 보다 2배 이상 빠른 그래픽 처리가 가능하며 WQXGA(2560×1600)을 지원해 프리미엄 스마트폰은 물론 태블릿에도 적용 가능합니다. 

또한 업계 최초로 eMMC(embedded Multi Media Card) 5.0와 USB 3.0 인터페이스를 적용하여 사용자는 빠른 부팅 속도와 웹 접속시 짧은 로딩 시간을 즐길 수 있습니다. 

☞ 삼성 엑시노스5 옥타 프로세서 작동 동영상(옥타코어 Exynos5)

☞우남성 사장 CES 2013 기조연설, “혁신적 부품이 라이프스타일 변화 가속할 것” [SMNR]

삼성전자가 1x나노(1x nm, 10나노급) 고속낸드 기반으로 업계 최고 속도를 구현한 64GB(기가바이트) 내장메모리(eMMC, embedded Multi Media Card)를 출시합니다.

 eMMC는 최근 시장이 급격히 확대되고 있는 스마트폰, 태블릿 PC 등의 모바일 제품에 사용되는 저장용 메모리 반도체인데요. 소비자들은 고성능•고용량 eMMC가 탑재된 모바일기기 사용으로 Full HD 영상과 같은 고사양의 콘텐츠를 보다 빠르게 즐길 수 있습니다.

1x나노 64Gb 낸드 기반 삼성전자 독자규격 차세대 eMMC 출시

삼성전자는 지난 달 본격 양산하기 시작한 1x나노급 64Gb 고속낸드를 기반으로, 이 달부터 최신 표준인 eMMC 4.5 인터페이스의 ‘64GB eMMC Pro Class 1500‘ 대비 성능을 30% 향상시킨 삼성전자 독자규격의 ’64GB eMMC Pro Class 2000′ 제품을 선보입니다.

이번에 출시하는 64GB eMMC 제품에 삼성전자 독자규격의 eMMC 버전을 적용하면서 내년 JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council)*에 등록될 차세대 고성능 스토리지 기술의 표준을 주도해 나갈 수 있게 됐습니다.

*JEDEC: 국제 반도체표준화기구, 전자기기에 들어가는 반도체의 규격/표준 결정

삼성전자는 지난 7월 2y나노 고속낸드 기반으로 eMMC 4.5를 적용한 ’64GB eMMC Pro Class 1500′을 양산한 지 불과 4개월 만에 1x나노 64Gb 고속낸드 기반의 차세대 ’64GB eMMC Pro Class 2000′ 제품군을 출시합니다. 또한, 내년에는 128GB 대용량 제품 출시를 통해 업계 최대 eMMC 라인업을 구축해 나갈 예정입니다.

기존 양산 제품 대비 약 30% 빠른 2,000 IOPS 성능 구현 

’64GB eMMC Pro Class 2000′ 제품은 임의쓰기 속도를 2,000 IOPS(Input and outputs per secon)*까지 향상 시켰고, 임의읽기 속도를 5,000 IOPS까지 구현했습니다. 

특히 연속읽기 속도, 쓰기 속도가 각각 260MB/s(Megabyte per second), 50MB/s로 약 1.4GB 분량의 영화 한 편을 읽고 쓰는데 각 5.4초, 28초가 걸리는 수준인데요. 이는 고속 외장 메모리 카드인 Class 10 제품의 읽기 속도 24MB/s, 쓰기 속도 12MB/s보다 10배 이상 빨라 스마트폰에서 더욱 원활한 멀티태스킹 성능 구현이 가능합니다. 

*IOPS(Input and outputs per second): 메모리의 랜덤쓰기속도를 측정하는 방식으로 메모리와 전자기기 사이에 초당 데이터 교환 횟수를 나타냄

차세대 고성능 스마트폰 및 태블릿에 최적 솔루션 제공

최근 주요 스마트폰, 태블릿 PC 업체들은 대화면 고해상도 디스플레이를 탑재하면서 빠른 성능 구현은 물론 배터리 수명을 최대화 하기 위해 배터리 크기를 늘릴 수 있도록 쿼드코어 AP 및 2GB LPDDR2 모바일 D램 등 고성능•저전력 특성에 크기까지 줄인 반도체 솔루션을 요구하고 있는데요.

이번에 출시하는 64GB eMMC Pro Class 2000의 경우 패키지 사이즈가 11.5x13mm에 불과해 기존 제품의 패키지 사이즈(12x16mm)보다 약 20% 이상 줄여 내년에 출시될 차세대 고성능 스마트폰과 태블릿에 가장 적합한 모바일 솔루션을 제공합니다.

작년 5월 업계 최초로 초고속 낸드플래시 규격인 Toggle DDR(Double Data Rate) 2.0*을 적용한 2y나노 64Gb MLC(Multi Level Cell) 낸드플래시 제품을 양산한 삼성전자는 지난 달부터 기존 20나노급 낸드와 공정호환성을 통해 생산성을 30% 향상한 1x나노 64Gb 낸드를 본격 양산했는데요.

*토글(Toggle) 2.0: 일반 낸드 제품 대비 속도를 배가한 초고속 낸드플래시 규격

올해부터 10나노급 64Gb 낸드플래시의 생산량을 빠르게 늘려 나가, 2014년에는 10나노급이 전체 낸드플래시 시장의 50% 이상 비중을 차지할 것으로 전망하고 있습니다. 

☞ 세계 최고속도 64GB 내장메모리(eMMC) 양산 [SMNR]
☞ [SMNR]삼성전자, 세계 최고 속도 낸드플래시 양산

삼성전자가 9월 18일 대만 타이베이에서 열린‘삼성 모바일 솔루션 포럼 2012’에서 업계 최초로 차세대 모바일기기에 적합한 128GB(기가바이트) 내장 메모리(eMMC, embedded Multi Media Card)를 지난 달부터 양산하기 시작했다고 발표했습니다. 

업계 최초로 최대 용량 128GB eMMC(내장메모리) 양산

삼성전자는 지난 5월과 7월에 각각 초고속 내장메모리인 ’32GB eMMC Pro’, ’64GB eMMC Pro’제품을 양산한 데 이어, 한 달만에 세계 최대 용량의 ‘128GB eMMC Pro’ 제품을 양산하면서 업계 최대의 메모리 스토리지(Storage) 라인업을 확보했습니다. 

삼성전자의 ‘eMMC Pro’는 20나노급(1나노: 10억분의 1미터) 토글(Toggle)* DDR 2.0 고속 낸드플래시를 기반으로 반도체 표준화 기구인 ‘JEDEC’*의 최신 eMMC 4.5 규격*을 적용한 차세대 고성능 모바일기기용 내장 메모리 제품입니다.

 스마트폰 및 태블릿에 노트북급 저장공간 확보

특히 이번 ‘128GB eMMC Pro Class 1500’ 제품은 최대 용량과 고성능을 구현해 약 8GB의 Full HD 콘텐츠 15편을 보관할 수 있고 기존 내장메모리 규격(eMMC 4.41)에 비해 랜덤쓰기 속도가 약 4배나 향상됐는데요. 

또한 연속 읽기속도, 쓰기속도가 각각 140MB/s(Megabyte per second), 50MB/s로 스마트폰에 장착하는 외장형 메모리카드 중 가장 빠른 수준인 Class 10 제품보다 5배 이상 빨라 이를 탑재한 모바일기기는 더욱 원활한 멀티태스킹 환경을 구현할 수 있습니다. 

※ 상기 언급된 기능, 성능, 디자인, 가격, 구성요소 등 제품과 서비스에 관한 사양은 현재 시점에서의 사양을 의미하고, 국가별  출시 제품마다 다를 수 있으며 사전 고지 없이 변경될 수 있습니다.

☞ ‘삼성모바일솔루션포럼 2012′ 개최[SMNR]
☞ 삼성 그린 메모리 홈페이지
☞ 세계 최고속도 64GB 내장메모리(eMMC) 양산 [SMNR]