TLC, 플래시 메모리 셀 레벨(Triple)

1. TLC란

 플래시 메모리의 종류로써 한 셀에 3비트의 데이터를 기록하는 방식이다. 3-bit MLC라고도 한다.

 

 2000년대 도입 초창기에는 2020년대의 QLC 이상으로 내구성이나 안정성이 좋지 않아 기피 대상이었으며 보급형 제품마저 MLC를 사용할 정도로 보급 수준도 낮았다. 이후 기술의 발전으로 성능과 안정성이 크게 향상되어 현재 시장의 주력의 위치에 있는 방식이다. 하이엔드급부터 중저가형까지의 USB 메모리나 SD카드 혹은 SSD에 널리 사용된다.

 

 과거에는 2-bit MLC(DLC) 방식과 비교했을 때 읽기, 쓰기 속도가 모두 느렸으나 기술의 발전에 의해 읽기 속도는 비슷해졌다. 다만 쓰기 속도는 여전히 다소 느린 편이다. 쓰기 작업에서 SLC 캐싱 구간이 끝나면 원래 TLC의 속도가 나오지만, 그것도 1~2Gb/s의 속도로 나쁘지 않다. 이렇게 TLC의 속도 면에서의 단점은 컨트롤러를 비롯하여 기술의 발전으로 인해 크게 상쇄되었다. 저가형 DRAM-Less SSD의 경우 성능이 일반적인 제품들에 비해 크게 떨어지기는 하지만, 그마저도 과거 SATA SSD들에 비해 높기에 일반적인 사용에 있어 문제가 없는 수준이다.

 

 일반적으로 쓰기 수명은 2-bit MLC보다 4 ~ 10배 가량 짧은 셀당 300 ~ 1000회 정도를 보장하며, 3D NAND가 적용될 경우 수명이 3배 이상으로 크게 늘어난다. 수명 면에서는 태생적인 한계로 인해 같은 기술 수준으로 제작되었을 경우 SLC나 2-bit MLC보다 짧을 수밖에 없다. 일반적인 사용에 있어서 문제는 없다지만 대체로 TLC 플래시 메모리를 사용한 제품들은 TBW로 표기되는 보장 수명이나 보증 기간이나 MLC 플래시 메모리를 사용한 제품들에 비해 짧으며, 이로 인해 안정성이 중요하고 기록량이 많은 시스템인 서버/워크스테이션에 사용할 용도로는 TLC SSD들을 여전히 기피하는 경향이 있다.

 

2. TLC 사용 제품

 2010년대 후반 들어 SSD 제조사들에서 이전에 MLC를 사용하던 하이엔드급 제품들을 TLC + SLC 캐싱 조합으로 바꾸어 나가면서 일반 소비자용 제품군에서 MLC는 거의 사라진 상태이다. 하위 제품군을 중심으로 QLC가 도입되었지만, 소비자들의 거부감이 상당하기에 보급 정도가 지지부진하며, 2020년대 초반 기준 TLC SSD가 시장의 절대적으로 큰 파이를 가지고 있다. 칩의 개수, DRAM 탑재 여부나 SLC 캐싱 용량 등으로 성능과 등급이 나뉜다.

 

 USB 메모리와 SD 카드 역시 TLC가 시장의 주력이며, MLC는 소수의 상위 제품들에서만 찾아볼 수 있다. 예시로 플래시 메모리에 있어 극도의 가혹 조건인 블랙박스용 메모리카드, 그중에서도 상위 제품군에만 MLC가 적용된다. SD 카드는 특히나 제조사들이 셀 레벨을 공개하지 않으려고 하고, 제품을 리뉴얼하며 MLC를 TLC로 바꿔치기하는 일도 잦아 블랙박스용과 같이 MLC를 사용한 제품이 반드시 필요한 경우라도 그러한 제품을 찾기 어렵다.

 

 정리하자면 USB 메모리와 메모리 카드의 경우 TLC를 사용하는 제품을 따로 기재하는 것이 의미가 없을 정도로 각 제조사의 최상위 최고가 제품을 제외하면 전부 TLC 메모리를 사용한다고 보면 되며, 그마저도 제조사의 확답이 없다면 비록 이전에 MLC 메모리를 사용하던 제품이더라도 TLC로 하향되었을 확률이 있다. 3D 낸드를 탑재한 제품이라면 수명 측면에서는 그나마 좀 낫긴 하지만, 이조차도 탑재 제품을 찾아보기가 매우 어렵다.

 

3. TLC의 단점

 SLC의 2레벨, 2비트 MLC의 4 레벨과 달리 TLC의 전압 레벨은 8 레벨로 데이터를 읽을 때 각 전압 레벨을 확인하고 다시 비트로 변환해야 하므로 속도가 느리다.

 

 TLC는 8개의 전압 레벨과 그 사이의 매우 작은 차이로 인해 읽기 프로세스가 SLC 및 MLC보다 노이즈에 더 민감하여 비트 오류율이 SLC 및 MLC보다 높다.

 

 일반적으로 플래시 셀의 데이터 비트와 충전 레벨이 많을수록 지원할 수 있는 P/E 또는 쓰기 사이클이 줄어든다. 따라서 TLC 플래시는 SLC 및 MLC 플래시보다 쓰기 내구성이 낮다. 평면형 TLC 메모리 셀은 일반적으로 500회 또는 1,000회 이하의 쓰기 사이클을 견딜 수 있다.