^{* UFS 3.1(Universal Flash Storage 3.1): 국제 반도체 표준화 기구 ‘제덱(JEDEC)’의 내장 메모리 규격인 ‘UFS 인터페이스’를 적용한 차세대 초고속 플래시 메모리}

이번 제품은 256GB 라인업 기준 전(前) 세대 제품 대비 소비전력이 약 33% 개선됐다. 향상된 소비전력으로 자동차 배터리 전력 운영 효율을 높일 수 있어 전기차, 자율주행차량 등에 최적의 솔루션이 될 것으로 기대된다.

삼성전자는 UFS 3.1 제품을 글로벌 자동차 제조사와 자동차 부품 업체에 공급하며 미래 성장 동력 중 하나인 차량용 반도체 시장 확대에 나선다.

이번 제품은 IVI 시스템에 최적화된 솔루션으로 128GB, 256GB 뿐만 아니라 올해 4분기 생산 예정인 512GB 제품까지 공급해 고객의 다양한 요구를 충족할 것으로 기대된다. 256GB 제품 기준 연속 읽기 속도 2,000MB/s, 연속 쓰기 속도 700MB/s를 제공한다.

^{* 연속 읽기 속도: 스토리지 메모리에 이미 저장된 데이터를 불러오는 속도(MB/s)   연속 쓰기 속도: 스토리지 메모리에 데이터를 저장하는 속도(MB/s)(MB/s)}

또한 이번 제품은 차량용 반도체 품질 기준인 AEC-Q100 Grade2를 만족한다. 영하 40℃에서 영상 105℃까지 폭넓은 온도 범위에서 안정적인 성능을 보장한다.

^{* AEC-Q100(Automotive Electronic Council): 자동차 부품 협회에서 자동차 전자 부품에 대한 신뢰성 평가 절차 및 기준을 규정한 것으로 전세계에서 통용되는 기준, Auto Grade는 온도 기준에 따라 0~3 단계로 나뉨.(MB/s)}

삼성전자 메모리사업부 상품기획팀 조현덕 상무는 “이번 저전력 차량용 UFS 3.1 제품은 ESG 경영이 중요해지는 차세대 메모리 트렌드에 부합하는 제품이며, IVI에 특화된 솔루션을 적기에 제공했다는 것에 큰 의의가 있다”고 밝혔다.

삼성전자는 이번 제품 양산을 통해 전장 스토리지 제품군의 응용처를 확대하며 2022년 출시한 첨단 운전자 지원 시스템용(이하 ADAS, Advanced Driver Assistance System) UFS 3.1 제품과 함께 차량용 반도체 시장을 적극 공략할 계획이다.

한편, 삼성전자는 올해 4월 고객사에 ADAS용 UFS 3.1 제품으로 오토모티브 스파이스(이하 ASPICE, Automotive SPICE) CL2 인증을 받았다. 7월에는 공신력을 가진 자동차 인증기관 C&BIS Corp(씨엔비스㈜)를 통해 실제 고객사에 공급하고 있는 ADAS용 UFS 3.1 제품으로 다시 한번 ASPICE CL2 인증을 획득해 차량용 반도체 시장에서 요구하는 높은 안정성을 검증 받았다.

^{*ASPICE(Automotive Software Process Improvement and Capability dEtermination): 독일 자동차 협회(VDA) 에서 개발/배포되는 차량용 부품 생산 업체의 소프트웨어 개발 프로세스 신뢰도와 역량을 평가하는 소프트웨어 개발 표준. CL(Capability Level) 0~5 단계로 나뉘며 CL2는 ‘차량용 소프트웨어 품질이 철저하게 관리되고 있다’는 인증을 의미.(MB/s)}

삼성전자는 2015년 차량용 메모리 시장에 첫 진입한 이후, 빠른 성장세를 이어가고 있다. 2017년 업계 최초로 차량용 UFS를 선보인 데 이어 차량용 AutoSSD, Auto LPDDR5X, Auto GDDR6와 같이 차량과 관련된 다양한 응용처에 대응할 수 있는 메모리 솔루션을 제공하고 있다.

삼성전자는 고객에 최적화된 차량용 메모리 솔루션 개발과 품질 관리를 통해 2025년 차량용 메모리 시장 1위 달성에 박차를 가할 계획이다.

정보기술(IT) 분야는 발전 속도가 빠르기로 유명하다. ‘10년이면 강산도 변한다’는 말이 무색하게 전자 업계에선 1년만 지나도 완전히 새로운 성능을 갖춘 제품이 등장, 시장 판도를 바꾼다. 물론 IT 분야 중에서도 발전 속도가 느린 시장이 일부 존재한다. 그중 하나가 SD 규격 외장 메모리카드다. 메모리카드 시장에서 UHS-Ⅰ 규격이 제정된 건 지난 2009년. 이후 용량이 커지고 가격도 떨어졌지만 유독 속도 측면에선 이렇다 할 발전이 없었다. 하지만 이제 그것도 옛말이 됐다. UFS 카드가 등장했기 때문이다.

‘유니버설 플래시 스토리지(Universal Flash Storage)’의 약자인 UFS는 날로 고화질∙대용량화(化)되고 있는 멀티미디어 콘텐츠와 애플리케이션을 실행, 처리할 수 있도록 개발된 고성능 플래시 메모리 규격을 일컫는다. 스마트폰 내장 메모리카드 규격의 표준으로 사용되는 eMMC에 비해 속도는 훨씬 빠른 반면, 전력 소모는 적은 게 특징이다.

지난해 출시된 삼성 갤럭시 S6엔 내장형 UFS, 즉 e(embedded)UFS가 최초로 적용됐다. 컴퓨터 저장 장치인 HDD가 SSD로 빠르게 대체되듯 스마트 기기에서 내장 메모리카드 시장이 창출되는 순간이었다. 이와 별도로 삼성전자는 올 3월 열린 국제반도체표준화기구(JEDEC, Joint Electron Device Engineering Council) 총회 당시 표준으로 승인된 외장 메모리카드 규격 ‘UFS 카드 1.0’ 제정을 주도하며 (외장 메모리인) UFS 카드 시장 창출에도 기여해왔다. 삼성전자가 내∙외장 메모리카드 제품군의 경쟁력을 두루 갖추기 위해 어떤 노력을 기울이고 있는지 보여주는 단적인 사례들이다.

HDD와 SSD를 모두 사용해본 사람이라면 두 저장 장치의 속도 차를 익히 알고 있을 것이다. 그런 점에서 (현재 가장 널리 사용되는) UHS-Ⅰ 규격의 마이크로 SD카드(이하 ‘마이크로 SD카드’)와 UFS 카드는 각각 HDD와 SSD에 비유할 수 있다.

마이크로 SD카드와 UFS 카드는 (대용량 파일을 읽어 들이고 복사하는) 연속 읽기/쓰기 속도에서부터 큰 차이를 보인다. 예를 들어 25GB 용량의 블루레이 원본 데이터를 복사할 때 마이크로 SD카드 환경에선 4분 30초가량이 소요된다. 반면, UFS 카드를 이용해 동일한 작업을 수행할 경우 넉넉잡아도 그 절반이면 충분하다.

사진이나 텍스트 등 자잘한 파일을 거듭해서 읽고 쓰는 작업에서 양자 간 격차는 더 커진다. 이 단계에서 영향을 끼치는 건 ‘연속’ 읽기/쓰기 속도가 아니라 ‘임의’ 읽기/쓰기 속도. UFS 카드의 읽기 속도와 쓰기 속도는 마이크로 SD카드에 비해 각각 20여 배와 350여 배 빠르다.

전력 소모 측면에서도 UFS 카드의 성능은 주목할 만하다. 마이크로 SD카드(내장 제품 기준)의 전력 소모는 사용 환경에 따라 다르지만 최대 2.88W 수준. 반면, UFS 카드는 아무리 데이터를 많이 전송하는 상황에서도 전력 소모량이 1.53W로 마이크로 SD카드의 절반 수준에 불과하다. (기기를 사용하지 않을 때의) 대기 전력 역시 세계 최소 수준(1mW 이하)으로 배터리 용량 문제에 예민한 모바일 기기에 안성맞춤이다.

‘메모리카드 좀 안다’는 사람이라면 여기까지 읽은 후 반문할 수도 있겠다. ‘UHS-Ⅰ 규격보다 더 빠른 UHS-Ⅱ 규격이 있는데 그 얘긴 왜 안 하지?’ 실제로 UHS-Ⅱ는 현존하는 마이크로 SD카드 규격 중 가장 속도가 빠르다. 하지만 UHS-Ⅱ 규격(의 마이크로 SD카드) 역시 UFS 카드와 비교하면 연속 쓰기 속도가 비슷할 뿐, 연속 읽기 속도에선 큰 차이가 난다. 임의 읽기/쓰기 속도는 UFS 카드보다 적게는 10배, 많게는 100배까지 느리다.

UFS 카드가 특별한 건 비단 성능뿐만이 아니다. 삼성전자가 제정을 주도한 UFS 카드 1.0 규격은 삼성전자가 업계 전반에 ‘로열티 프리(royalty free)’ 조건으로 제공한다. 동종 업체들이 자사의 차세대 시스템 개발에 해당 규격을 자유롭게 활용할 수 있도록 한 것이다.

여기서 생기는 또 하나의 질문. ‘이렇게 속도 빠른 메모리카드가 굳이 필요할까?’ 정답은 ‘필요하다’다. 가장 큰 이유는 날로 가속되는 콘텐츠의 대용량화 현상. 실제로 요즘 사람들이 주로 소비하는 동영상 콘텐츠는 풀(full) HD(1920×1080)를 넘어 4K UHD로 진화하고 있다. 후자의 용량은 전자의 네댓 배 수준이다. 음악 콘텐츠 역시 UHQ∙FLAC∙MQS 등 MP3보다 더 많은 정보가 담긴 파일이 인기를 끄는 게 일반적이다. 스마트폰 해상도가 높아지며 게임이나 애플리케이션의 몸집도 일제히 불어나는 추세다. 이처럼 덩치 큰 콘텐츠를 ‘병목 현상’ 없이 전송하려면 저장 매체의 속도 역시 빨라질 필요가 있다.

콘텐츠 ‘저장’ 작업 못지 않게 ‘생산’ 작업 시에도 초고속 메모리카드의 활용도는 높다. 카메라로 동영상이나 연속 사진을 촬영해보면 저장 장치 속도가 느려 화질이나 연속 사진 매수에 제한을 받는 경우가 꽤 많다. 전문가용 카메라에선 이 같은 문제를 극복하기 위해 두 개 이상의 메모리카드, 혹은 초고속 메모리카드가 사용된다. 하지만 대용량 UFS 카드를 사용하면 소비자용 소형 기기에서도 화질이나 장수의 제약 없이 사진이나 동영상을 촬영할 수 있다.

대용량 UFS 카드는 3D VR이나 액션캠, 드론 등 야외 촬영용 장비를 만났을 때 특히 빛을 발한다. 마이크로 SD카드를 사용했을 때보다 최대 5배 빠르게 초고해상도(4K UHD) 영상을 저장할 수 있기 때문. 최근 이 같은 장비 구매자가 늘고 있는 추세를 감안할 때 일반 소비자의 만족도는 더욱 높아질 전망이다.

DSLR 카메라 사용자 입장에서도 UFS 카드의 등장은 반갑다. DSLR 카메라에서 24매(1120MB, JPEG 모드)의 사진을 연속 저장한다고 가정했을 때 마이크로 SD카드 환경에선 32초(35MB/s 수준)가 걸리지만 UFS 카드로 대체하면 그 시간을 6초대로 줄일 수 있다. 그뿐 아니다. 빠른 임의 쓰기/읽기 속도 덕에 DSLR 카메라에서도 고성능 스마트폰에서처럼 사진 파일을 검색하고 동영상을 다운로드하는 등 복잡한 작업을 빠르게 처리할 수 있다.

모바일 기기를 활용한 멀티미디어 콘텐츠 소비는 날로 급증하고 있다. 내년부터 본격적으로 사용될 삼성 UFS 카드는 이 같은 ‘모바일 멀티미디어 세상’에 최적화된 파트너라고 감히 말할 수 있다. UFS 카드가 스마트폰과 카메라에 장착돼 본격적 활약을 펼칠 순간, 벌써부터 기다려진다.

장영실은 조선을 기술 강국으로 이끌었던 대표적 과학자 겸 발명가. ‘IR52 장영실상’은 그의 이름을 따 국내 기업과 연구소가 개발한 우수 제품과 기술 혁신 성과를 시상하는 제도다(매주 한 개의 제품을 선정, 1년간 52개 제품에 상을 준다는 뜻에서 ‘52’란 숫자가 붙여졌다).

지난 17일 매일경제신문사(서울 중구 퇴계로) 미디어센터에서 올해 18주차부터 34주차 사이 수상작에 대한 시상식이 열렸다. 그중엔 삼성전자가 만든 256GB UFS(유니버셜 플래시 스토리지, Universal Flash Storage)도 포함돼 있었다. 삼성전자 뉴스룸이 그 현장을 찾았다.

“여러분이 바로 국가 발전의 원동력”

이날 시상식에 참석한 홍남기 미래창조과학부 제1차관<위 사진>은 “신기술 개발에 앞장서고 혁신을 위해 끊임없이 노력해온 여러분이 바로 국가 발전을 이끌어온 원동력”이라며 수상자들을 격려했다. 홍 차관은 “다가올 4차 산업혁명을 대비하고 지속적으로 성장하기 위해, 또 새로운 산업 먹거리를 발굴하고 과학기술을 발전시키기 위해 정부는 앞으로도 기업에 대한 지원을 아끼지 않을 것”이라고 강조했다.

소통과 도전정신, 기술력… ‘삼위일체’

▲삼성전자 256GB UFS는 “업계보다 2세대 앞선” 기술로 IR52 장영실상을 수상했다. 아래 사진은 이번 수상의 주역인 DS부문 메모리사업부 임직원 4인방. (왼쪽부터)오화석 수석, 박영우 상무, 최창언 수석, 황주영 수석

삼성전자에 따르면 이번 수상작 중 하나인 UFS 기술은 업계보다 2세대 앞선 것이다. 세계 최초의 256GB UFS일 뿐 아니라 △더 작고 효율적인 컨트롤러 △최적화된 신호 전송과 작업 기술 △(모바일 기기에서 특히 강점인) 시간당 1mW 이하 전력 소모 등을 동시에 구현했기 때문.

이날 시상식엔 박영우 상무, 오화석 수석, 최창언 수석, 황주영 수석 등 삼성전자 디바이스솔루션(DS)부문 메모리사업부 임직원 네 명이 수상자 자격으로 참석했다. 최창언 수석은 삼성전자가 업계보다 앞선 UFS를 선보일 수 있었던 비결을 “삼성전자 특유의 도전 정신”으로 설명했다. “1974년 반도체 사업에 착수한 이래 1993년 메모리 부문 세계 1위에 오르기까지 끊임없는 시행착오를 거쳤고, 그 과정에서 발전시켜온 연구 역량을 기반으로 과감한 도전을 계속해온 덕분”이란 설명이다. 오화석 수석 역시 “서로 다른 노하우를 지닌 부서들이 지속적으로 소통하고 새로운 방향으로 함께 도전하는 걸 두려워하지 않는 게 삼성의 강점”이라고 덧붙였다.

▲UFS를 (256Gb V낸드 탑재를 상징하는) ‘V’ 자 형태로 배열한 모습. 내장형 UFS 2.0(위 사진 왼쪽 3개)는 갤럭시 S7와 갤럭시 노트7 등 최신 스마트폰에 적용됐다. 오른쪽 2개는 곧 출시될 UFS 카드

박영우 상무는 또 다른 수상 비결로 “최첨단 제품 개발에 필요한 기술적 요소 일체를 독자적 기술로 소화해내는 점”을 꼽았다. “삼성전자가 컨트롤러 같은 하드웨어는 물론, 소프트웨어∙낸드플래시 등 모든 핵심 기술을 직접 개발하는 기업이기 때문에 세계 최고 성능의 신규 라인업을 동종 업체들보다 앞서 출시할 수 있었다”는 설명이다.

‘고인돌 기술’, 그리고 ‘상어 디자인’

이날 수상작 소개 패널 전시 공간에서 재밌는 내용을 발견했다. 일명 ‘고인돌 적층 기술’과 ‘샤크 디자인’이 그것. 고인돌 적층 기술은 초소형 메모리 패키지에 고성능 컨트롤러와 256GB 대용량 낸드플래시 메모리를 동시에 탑재할 수 있었던 비결이다. 기존 128Gb 낸드플래시는 칩 크기가 작아 8단 적층 패키지의 옆자리에 컨트롤러를 배치할 수 있었지만, 256Gb V낸드는 칩 크기가 커서 이 구조론 동일 패키지를 만들 수 없었다. 삼성전자는 이 문제를 해결하기 위해 8단 적층 패키지 아래 컨트롤러를 배치했는데 이게 바로 고인돌 적층 기술이다. 이 기술이 모바일 패키지에서 시도된 건 세계 최초다.

박영우 상무에 따르면 고인돌 적층 기술은 기존과 동일한 크기의 패키지에서 2배 용량의 고집적 메모리를 만들 수 있는 최적의 기술이다. 단순히 컨트롤러 위에 8단 적층 낸드 패키지를 올리면 동작 도중 컨트롤러에서 발생하는 발열을 패키지에서 효율적으로 제어할 수 없다. 하지만 삼성전자는 오랜 기술 개발 끝에 이 문제를 효과적으로 해결, 256GB UFS를 성공적으로 출시할 수 있었다.

샤크 디자인은 UFS 카드를 제작하기 위해 삼성전자가 출원한 디자인 특허다. “소비자에게 최고 속도의 제품을 제공하겠다”는 삼성전자의 의지가 집약된 디자인이기도 하다. 기존 마이크로 SD카드와 같은 외형 규격을 통해 하위 호환성을 확보하는 한편, “(용량이 커질수록 가격이 비싸지는) 기존 마이크로 SD카드 시장을 상어(shark)처럼 빠른 속도의 UFS 시장으로 전환하겠다”는 의미도 담았다. (삼성전자는 UFS 특허와 샤크 디자인을 ‘로열티 프리’ 조건으로 제공, 기존 메모리 카드 제조사도 차세대 시스템에 사용할 수 있도록 했다.)

황주영 수석은 “앞으로도 차세대 기술을 지속적으로 개발, 속도를 더욱 빠르게 하는 동시에 용량도 매년 2배씩 증가시킬 것”이라며 256GB UFS 기술의 두 번째 시즌을 예고했다. 신제품이 나올 때마다 놀라운 속도와 성능을 선보이는 갤럭시 스마트폰. 그 뒤엔 이 같은 삼성전자 DS부문 임직원의 기술 개발 의지와 노력이 깃들어 있다.

이번에 공개된 ‘256GB UFS 카드’는 외장형 메모리카드 중 최대 용량과 최고 속도를 구현했으며, 2.5인치 SSD와 동일한 속도인 530MB/s(연속 읽기속도)를 달성했다.
 
외장형 UFS 카드는 풀HD 영상(5GB)을 기존 마이크로 SD카드보다 5배 이상 빠른 10초대에 읽을 수 있으며, 특히 SSD와 동일한 병렬처리 기술이 적용되어 사용환경에 따라 최대 12배의 성능 향상을 체감할 수 있다.

연속 쓰기속도도 기존 마이크로 SD카드보다 약 2배 빠른 170MB/s로 3D VR, 액션캠, DSLR 카메라, 드론 등 초고해상도(4K UHD) 영상을 훨씬 빠르게 저장할 수 있어 소비자들의 사용 편의성을 크게 높일 것으로 기대된다. 
 
특히 DSLR 카메라에서 24장(1,120MB, JPEG 모드)의 연속 사진을 저장할 때 마이크로 SD카드는 32초(35MB/s 수준)가 걸리지만, UFS 카드는 6초 대에 저장할 수 있다.

임의 쓰기·읽기속도도 보급형 마이크로 SD카드보다 350배 빠른 35,000 IOPS와 20배 빠른 40,000 IOPS를 달성해 DSLR 카메라에서도 고성능 스마트폰처럼 사진 파일 검색과 동영상 다운로드 등 복잡한 작업을 빠르고 자유롭게 처리할 수 있다.
 
삼성전자는 세계 최초로 작년 1월 128GB eUFS(embedded Universal Flash Storage), 올해 2월 256GB eUFS 내장 메모리를 양산한 데 이어, 외장형 메모리 개발도 완료해 초고속 외장 메모리 카드 시장을 개척하기 시작했다.
 
삼성전자 메모리사업부 상품기획팀 이정배 전무는 “256GB UFS 카드는 가장 큰 용량과 빠른 속도로 소비자들에게 최고의 사용 경험을 제공할 것”이라며, “향후 더욱 속도를 높인 라인업을 출시하여 메모리카드 시장의 패러다임을 속도 중심으로 전환해 시장 성장을 주도해 나갈 것”이라고 강조했다.
  
한편 삼성전자는 2013년 9월 JEDEC 표준으로 승인된 내장 메모리 규격 ‘UFS 2.0’ 제정에 이어 올해 3월에는 외장 메모리카드 규격인 'UFS Card 1.0' 제정을 주도하며 UFS 시장 창출에 기여해왔다.
 
삼성전자는 이달 UFSA에서 인터페이스 규격, 기능적 규격에 대한 인증 평가를 완료해 업계 최초로 외장형 'UFS 카드 인증'을 획득했다.
 
향후 삼성전자는 최대 용량인 256GB UFS 카드를 비롯해 128GB, 64GB, 32GB 등 업계 최대 라인업을 적기에 출시해 프리미엄 메모리카드 시장의 성장을 주도해 나간다는 전략이다.

'256기가바이트 UFS는 고성능 마이크로SD 카드보다 9배 빠르고(연속읽기 속도 기준) 노트북용 보급형 SSD보다도 2배 가까이 빨라 메모리 스토리지 시장의 성장 패러다임을 용량 중심에서 성능 중심으로 한단계 레벨업시킬 것으로 기대되는 제품이다.

※'UFS'는 국제 반도체표준화 기구 '제덱(JEDEC)'의 최신 내장메모리 규격인 'UFS 2.0' 인터페이스를 적용한 제품

삼성전자는 작년 1월 128기가바이트 UFS를 업계 최초로 양산하며 스마트폰의 UFS 시대를 창출한 데 이어, 1년 만에 용량과 속도를 2배 높인 제품을 내놓으며 본격적인 프리미엄 메모리 시장 확대에 나섰다. 

이번 '256기가바이트 UFS' 메모리는 초고해상도 대화면 액정을 탑재한 차세대 스마트폰에서 요구하는 '초고속·초대용량·초소형' 특성을 업계에서 유일하게 만족시켜, 글로벌 스마트폰 제조사에 독보적인 모바일 메모리 솔루션을 제공한다. 

특히 최첨단 V낸드플래시 메모리와 독자 개발 고성능 컨트롤러를 탑재해 마이크로 SD카드보다도 작은 초소형 사이즈를 구현함으로써 스마트폰 개발 과정의 디자인 편의성을 높였다. 

삼성전자의 '256기가바이트 UFS'는 2개의 UFS 데이터전송 통로(Lane)를 구성함으로써 850MB/s의 연속읽기 속도를 구현했고 연속쓰기 속도도 스마트폰에서 확장 메모리로 사용되는 외장형 고속 마이크로SD카드보다 약 3배 빠른 260MB/s까지 높였다. 

또한 시스템 속도에 가장 큰 영향을 미치는 임의 읽기/쓰기 속도도 기존 UFS제품(19,000/14,000 IOPS)보다 2배 이상 빠른 45,000/40,000 IOPS를 달성해 스마트폰의 성능을 크게 향상시킬 수 있다. 

한편 USB 3.0 인터페이스를 지원하는 차세대 스마트폰에서는 기존 스마트폰보다 외부와의 데이터 처리 속도를 10배 이상 높일 수 있어 5기가바이트의 풀HD 영상을 불과 11초대에 전송할 수 있다. 

또한 업계 최대인 256기가바이트 용량으로 5기가바이트의 풀HD급 영화를 47편이나 저장할 수 있어 초고해상도 대화면 스마트폰의 사용 편리성을 더욱 높일 수 있다.     

이를 통해 향후 스마트폰 사용자들은 초고해상도(UHD)의 컨텐츠를 보면서도 사진파일 검색과 동영상 다운로드 등 복잡한 작업을 지연(버퍼링)없이 자유롭게 즐길 수 있을 것으로 기대된다.

삼성전자 메모리사업부 전략마케팅팀 최주선 부사장은 "이번 UFS 메모리 출시로 메모리카드 시장의 성장 패러다임도 성능 중심으로 빠르게 전환될 것"이라며 "향후 대용량 컨텐츠 시대에 맞추어 NVMe SSD, 포터블SSD, UFS 등 3대 프리미엄 제품군의 성능과 용량을 동시에 높여 독보적인 제품 경쟁력을 더욱 강화해 나갈 것"이라고 강조했다.

[참고] 메모리카드 성능 비교

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