플래시 메모리 편집하기
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'''플래시 메모리'''(flash memory)란 전기적으로 [[데이터]]를 지우고 다시 기록할 수 있는 비휘발성 [[컴퓨터 기억 장치]]를 말한다. 여러 구역으로 구성된 블록 안에서 지우고 쓸 수 있으며, 가격이 저렴해 비휘발성 고체 상태 저장 매체가 상당량 필요한 곳에서는 가장 많이 사용되는 [[메모리]] 종류이다. | '''플래시 메모리'''(flash memory)란 전기적으로 [[데이터]]를 지우고 다시 기록할 수 있는 비휘발성 [[컴퓨터 기억 장치]]를 말한다. 여러 구역으로 구성된 블록 안에서 지우고 쓸 수 있으며, 가격이 저렴해 비휘발성 고체 상태 저장 매체가 상당량 필요한 곳에서는 가장 많이 사용되는 [[메모리]] 종류이다. | ||
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==개요== | ==개요== | ||
− | '''플래시 메모리'''(flash memory)는 비휘발성 [[반도체]] | + | '''플래시 메모리'''(flash memory)는 비휘발성 [[반도체]] [[저장장치]]다. 전기적으로 자유롭게 재기록이 가능하다. [[롬]](ROM)의 일종인 [[EEPROM]]으로부터 발전하여 현재의 모습으로 정착했다. 예전에는 한 번만 기록이 가능했던 [[PROM]](Programmable ROM)과 삭제가 가능했던 [[EPROM]](Erasable PROM) 2가지의 메모리 방식들이 있었다. PROM은 내용을 기록할 때 [[하드웨어]] 적으로 내부의 배선을 끊기 때문에 재기록이 불가능하다. EPROM은 삭제 방식에 따라 자외선을 쬐어야 하는 [[UV-EPROM]]과 전기적으로 가능한 [[EEPROM]] 등으로 나뉘는데 매우 번거롭기 때문에 현재는 거의 안쓰여 요즘은 거의 플래시 메모리로 대체되고 있다.. |
− | 롬(ROM)에서 나온 것이니 의 일종으로 봐야 할 것 같지만, 플래시 메모리는 기록된 내용을 보존한다는 측면에서는 롬(ROM)과 유사한 특징이 있으면서도 [[메모리]] 어드레싱이 아닌 섹터 어드레싱을 한다는 특성으로 인해 주 기억 | + | [[롬]](ROM)에서 나온 것이니 의 일종으로 봐야 할 것 같지만, 플래시 메모리는 기록된 내용을 보존한다는 측면에서는 롬(ROM)과 유사한 특징이 있으면서도 [[메모리]] 어드레싱이 아닌 섹터 어드레싱을 한다는 특성으로 인해 [[주 기억 장치]]로 분류되는 롬(ROM)이 아닌 [[하드디스크]]와 유사한 [[보조 기억 장치]]로 분류된다. |
− | 플래시 메모리는 메모리 칩 안에 정보를 유지시키는 데에 전력이 필요 없는 비 휘발성 [[메모리]]이며, 플래시 메모리는 읽기 속도가 빠르고 강한 압력이나 끓는 물에도 견딜만큼 물리적인 힘으로 파괴되지 않아 하드디스크 보다 충격에 강하다. 이러한 특징으로 배터리로 동작하는 장치에서 저장 | + | 플래시 메모리는 [[메모리 칩]] 안에 정보를 유지시키는 데에 전력이 필요 없는 비 휘발성 [[메모리]]이며, 플래시 메모리는 읽기 속도가 빠르고 강한 압력이나 끓는 물에도 견딜만큼 물리적인 힘으로 파괴되지 않아 [[하드디스크]] 보다 충격에 강하다. 이러한 특징으로 배터리로 동작하는 장치에서 [[저장 장치]]로 많이 사용된다. |
==역사== | ==역사== | ||
− | 플래시 메모리(flash memory)는 1984년 당시 도시바에서 근무하고 있던 마스오카 후지오 박사가 발명했다. 도시바에 따르면, 플래시라는 이름은 마스오카 박사의 동료인 아리스미 쇼자가 제안했다고 한다. 왜냐하면, [[메모리]] 내용이 지워지는 과정이 마치 카메라의 플래시를 떠올렸기 때문이다. 마스오카 박사는 이 발명을 캘리포니아 새너제이에서 열렸던 IEEE 1984 International Electron Devices Meeting (IEDM)에서 발표하였다. 당시 [[인텔]]은 이 발명의 엄청난 잠재력을 보고 1988년 최초의 상업용 NOR 타입 플래시 메모리를 소개하였다. | + | '''플래시 메모리'''(flash memory)는 1984년 당시 도시바에서 근무하고 있던 마스오카 후지오 박사가 발명했다. 도시바에 따르면, 플래시라는 이름은 마스오카 박사의 동료인 아리스미 쇼자가 제안했다고 한다. 왜냐하면, [[메모리]] 내용이 지워지는 과정이 마치 카메라의 플래시를 떠올렸기 때문이다. 마스오카 박사는 이 발명을 캘리포니아 새너제이에서 열렸던 IEEE 1984 International Electron Devices Meeting (IEDM)에서 발표하였다. 당시 [[인텔]]은 이 발명의 엄청난 잠재력을 보고 1988년 최초의 상업용 NOR 타입 플래시 메모리를 소개하였다. |
− | [[NOR]] 기반 플래시는 지우기와 쓰기 시간이 긴 대신 어떤 위치에도 임의로 접근할 수 있게 주소/자료 [[인터페이스]]를 제공한다. 이 | + | [[NOR]] 기반 플래시는 지우기와 쓰기 시간이 긴 대신 어떤 위치에도 임의로 접근할 수 있게 주소/자료 [[인터페이스]]를 제공한다. 이 [[메모리]]는 [[컴퓨터 바이오스]]나 [[셋톱 박스]]의 [[펌웨어]]와 같이 자주 업데이트되지 않는 [[프로그램]] 코드를 저장하는 데에 알맞다. 플래시 메모리 특성상 10,000에서 1,000,000까지 지울 수 있다. [[NOR]] 기반 플래시는 초기 이동형 매체의 뿌리가 되어, 콤팩트 플래시에서 처음 사용되었으나 나중에 좀 더 저렴한 [[NAND]] 플래시가 쓰이기 시작했다. |
− | NAND 플래시는 1989년에 도시바가 ISSCC에서 발표했다. NAND 플래시는 NOR 플래시에 비해 지우기와 쓰기 시간이 좀 더 빠르고 집적도가 높으며 비트당 제작비도 낮고 10배의 내구성을 자랑한다. 그러나 입출력 인터페이스는 자료에 대한 순차 접근만을 지원한다. 이것은 컴퓨터 메모리로는 조금 덜 유용하지만 개인용 컴퓨터 카드와 다양한 메모리 카드와 같은 대용량 저장 장치에 알맞다. 첫 NAND 기반 이동형 미디어 | + | [[NAND]] 플래시는 1989년에 도시바가 ISSCC에서 발표했다. [[NAND]] 플래시는 [[NOR]] 플래시에 비해 지우기와 쓰기 시간이 좀 더 빠르고 집적도가 높으며 비트당 제작비도 낮고 10배의 내구성을 자랑한다. 그러나 입출력 인터페이스는 자료에 대한 순차 접근만을 지원한다. 이것은 컴퓨터 메모리로는 조금 덜 유용하지만 개인용 컴퓨터 카드와 다양한 메모리 카드와 같은 대용량 저장 장치에 알맞다. 첫 [[NAND]] 기반 이동형 [[미디어]] [[포맷]]은 [[스마트 미디어]]였지만, [[MMC]], [[시큐어 디지털]](Secure Digital), [[메모리 스틱]]과 XD-Picture 카드에서도 사용되고 있다. 그 밖에 [[RS-MMC]] (Reduced Size MultiMedia Card), [[TransFlash]], [[miniSD]] 등이 다음 세대 [[저장 매체]]로 등장하고 있다. 이러한 새로운 [[포맷]]은 보통 크기가 4 제곱 센티미터 이하로 상당히 작다. |
==동작 원리== | ==동작 원리== | ||
− | '''플래시 메모리'''(flash memory)는 전통적으로 [[비트]] | + | '''플래시 메모리'''(flash memory)는 전통적으로 [[비트 정보]]를 저장하는 [[셀]]이라 부르는 [[플로팅 게이트 트랜지스터]](floating gate transistors)로 구성된 배열 안에 정보를 저장한다. 요즘 등장하는 플래시 메모리의 경우는 하나의 [[셀]]에 존재하는 [[플로팅 게이트]]에 두 단계 보다 높은 전하를 저장하여 셀 하나에 1 비트 이상을 저장할 수 있기에 [[MLC]](Multi Level Cell) 장치라고 일컫는다. |
− | NOR 플래시가 게이트를 하나 대신 두 개를 갖고 있는 것을 제외하면, 각 셀이 표준 MOSFET과 비슷하다. 하나의 게이트는 또 다른 [[MOS]] 트랜지스터처럼 컨트롤 게이트(CG)이지만, 두 번째 게이트는 산화물 층(oxid layer)에 의해 모든 주위가 절연된 플로팅 게이트(FG)이다. FG는 CG와 기판 사이에 위치한다. FG가 산화물층에 의해 절연되었기 때문에 그 곳에 위치한 전자는 갇히게 되고 따라서 정보가 저장된다. 전자가 FG에 있을 때, CG에서 나오는 전기장에 영향을 주어 | + | [[NOR]] 플래시가 게이트를 하나 대신 두 개를 갖고 있는 것을 제외하면, 각 셀이 표준 MOSFET과 비슷하다. 하나의 게이트는 또 다른 [[MOS]] 트랜지스터처럼 [[컨트롤 게이트]](CG)이지만, 두 번째 게이트는 산화물 층(oxid layer)에 의해 모든 주위가 절연된 [[플로팅 게이트]](FG)이다. FG는 CG와 기판 사이에 위치한다. FG가 산화물층에 의해 절연되었기 때문에 그 곳에 위치한 전자는 갇히게 되고 따라서 정보가 저장된다. 전자가 FG에 있을 때, CG에서 나오는 전기장에 영향을 주어 [[셀]]의 문턱 전압(Vt)이 변경된다. 이와 같이 CG에 특정 전압을 가하여 그 [[셀]]의 정보를 읽을 때, FG에 있는 전자의 수에 따라 Vt이 다르기 때문에 전류가 흐르거나 흐르지 않는다. 이러한 전류의 흐름과 차단이 판독되고 이는 1과 0으로 해석이 되어, [[데이터]]가 저장되어 만들어진다. 한 [[셀]]에 1 비트 이상의 정보가 저장되는 MLC(Multi-level cell) 장치에서는 FG에 저장된 전자의 수를 측정하기 위해 단순히 전류의 흐름을 판단하기보다 그 양을 판독한다. |
− | 시장에 플래시 메모리가 출시되었을 때, 모든 셀의 상태는 1로 되어 있었다. 이런 셀의 정보를 0으로 변경하는 것을 | + | 시장에 플래시 메모리가 출시되었을 때, 모든 셀의 상태는 1로 되어 있었다. 이런 셀의 정보를 0으로 변경하는 것을 [[프로그래밍]]이라고 한다. [[NOR]] 플래시 메모리를 [[프로그래밍]]하기 위해 [[EPROM]]처럼 hot-electron injection 방식을 사용한다. 먼저, [[NOR]] 플래시 셀의 소스에서 드레인으로 전류가 흐를 때, CG에 큰 전압을 가하면 FG에 전자를 끌어들일 정도의 강한 전기장이 생성되어 결국 전류가 흐르지 않게 된다. 결국, 셀의 상태는 0이 된다. [[NOR]] 플래시 셀을 지우기 위해 (다시 [[프로그래밍]]하기 위한 준비로 모든 셀을 1로 다시 설정하는 것) CG와 소스 사이에 강한 전압차를 주면 Fowler-Nordheim tunneling을 통해 FG는 전자를 잃는다. 최근에 개발된 대부분의 [[NOR]] 플래시 메모리는 한 번에 지워진다. 그러나 [[프로그래밍]]은 바이트 또는 워드 단위로 수행된다. |
− | NAND 플래시는 쓰기 작업을 위해서 터널 주입을 사용하고, 지우기 위해 터널 | + | [[NAND]] 플래시는 쓰기 작업을 위해서 터널 주입을 사용하고, 지우기 위해 [[터널 릴리즈]]를 사용한다. [[NAND ]]플래시 메모리는 [[USB 메모리 드라이브]]로 알려진 USB [[인터페이스]] [[저장 장치]]에서 쓰이고 있다. |
==특징== | ==특징== | ||
===장점=== | ===장점=== | ||
− | |||
− | * | + | * 비휘발성 메모리 |
+ | 전원을 끄면 저장된 정보가 사라지는 [[D램]]이나 [[S램]]과는 달리 전원이 꺼져도 저장된 정보가 사라지지 않는 비 휘발성 메모리이다. 소비전력이 작고, 전원이 꺼지더라도 저장된 정보가 사라지지 않은 채 유지된다. | ||
− | * | + | * 뛰어난 효율성 |
+ | 정보의 입출력이 자유로우며 속도가 빠르고 전력 소모가 적다. | ||
+ | [[롬]](ROM)에 비해 크기가 작으며, [[CD]]나 [[DVD]]처럼 [[드라이브]]를 장착하지 않아도 된다. | ||
+ | 자기 매체나 광학 매체에 비해 기계적인 충격에도 강하며 직사광선, 고온, 습기에도 강하다. | ||
+ | |||
+ | * 내부 방식에 따른 분류 | ||
+ | 플래시메모리는 내부 방식에 따라 크게 저장용량이 큰 [[낸드]](NAND)형과 처리속도가 빠른 [[노어]](NOR)형의 2가지로 분류된다. [[낸드]]형은 고집적이 가능하며, [[하드디스크]]를 대체할 수 있어 고집적 음성이나 화상 등의 저장용으로 많이 쓰이며 일정량의 정보를 저장해두고 작업해야 하는 휴대형 기기에 적합하고 가격이 [[노어]](NOR)형에 비해 저렴하다. | ||
+ | [[노어]](NOR)형은 대용량의 정보 저장은 어렵지만 읽기 속도가 빠르고 [[데이터]]의 안정성이 확보된다. | ||
===단점=== | ===단점=== | ||
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− | * | + | * 덮어쓰기의 부재 |
+ | 덮어쓰기가 불가능하며 이미 [[데이터]]가 존재하는 [[블록]]에 새 [[데이터]]를 저장하려면 그 [[블록]]을 지운 다음에 써야하는 번거로움이 있다. 추상적으로 [[저장매체]]에겐 읽기와 쓰기 명령만 보낸다 가정하지만, [[SSD]]는 쓰기 대상 [[블록]]이 비어있지 않다면 실제로는 지우고 쓰기가 진행 되는 것이다. | ||
− | * | + | *기록 횟수의 한계 |
+ | 매체의 소재 자체의 한계로 인해 기록 가능 횟수에 한계가 있다. 이 횟수를 넘어가면 내용의 삭제 및 기록이 안된다. 이 상태에 와도 읽기가 바로는 안되지만, 일반적으로 읽기와 쓰기를 모두 해야하기 때문에 더 이상 이용이 어려워진다. | ||
+ | |||
+ | *블록 단위로만의 재기록 | ||
+ | 필요한 [[데이터]]가 위치한 [[셀]]만 지우고 새로운 값을 쓰면 좋겠지만 인접 위치에 있는 것까지 다 지우고 새로 써야 한다. [[노어]](NOR)의 경우 [[낸드]](NAND)에 비해서 약간 나은데, 지우기는 [[블록]] 단위로 해야 하지만, 기록하기는 [[셀]] 단위로 가능하다. 다만 양쪽 다 읽는 것은 한 [[바이트]]단위로 할 수 있다.<ref>〈[https://namu.wiki/w/플래시%20메모리 플래시 메모리]〉, 《나무위키》</ref> | ||
==종류== | ==종류== | ||
'''플래시 메모리'''(flash memory)는 크게 [[노아]](NOR), [[낸드]](NAND) 형으로 나뉜다 | '''플래시 메모리'''(flash memory)는 크게 [[노아]](NOR), [[낸드]](NAND) 형으로 나뉜다 | ||
− | ===노아(NOR)=== | + | ===[[노아]](NOR)=== |
[[낸드]](NAND) 보다 먼저 나온 형태로 노아 로직을 이용하여 데이터를 처리해 붙여진 이름이다. | [[낸드]](NAND) 보다 먼저 나온 형태로 노아 로직을 이용하여 데이터를 처리해 붙여진 이름이다. | ||
읽기 속도가 매우 빠르고 바이트 단위로 데이터를 읽을 수 있어 메모리에서 프로그램을 직접 실행시킬 수 있다. | 읽기 속도가 매우 빠르고 바이트 단위로 데이터를 읽을 수 있어 메모리에서 프로그램을 직접 실행시킬 수 있다. | ||
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하지만 데이터마다 하나의 공간을 차지해 대용량화가 어렵고 내용을 지우기 위해서는 공간을 일일이 비워야 하므로 지우기 및 쓰기 속도가 느리고, 용량 대비 비용이 많이든다. 현재 노아는 컴퓨타, 스마트폰 등 전자기기의 [[BIOS]] 칩에 주로 활용되고 있다. | 하지만 데이터마다 하나의 공간을 차지해 대용량화가 어렵고 내용을 지우기 위해서는 공간을 일일이 비워야 하므로 지우기 및 쓰기 속도가 느리고, 용량 대비 비용이 많이든다. 현재 노아는 컴퓨타, 스마트폰 등 전자기기의 [[BIOS]] 칩에 주로 활용되고 있다. | ||
− | ===낸드(NAND)=== | + | ===[[낸드]](NAND)=== |
낸드 로직을 이용해 데이터를 처리하여 붙여진 이름이다. | 낸드 로직을 이용해 데이터를 처리하여 붙여진 이름이다. | ||
노아 플래시와는 달리 낸드 플래시는 각각의 공간이 존재하지만 하나의 공간에에 다수의 파일을 넣어 많은 데이터를 한꺼번에 저장한다. 그러므로 면적대비 대용량화가 가능하다. | 노아 플래시와는 달리 낸드 플래시는 각각의 공간이 존재하지만 하나의 공간에에 다수의 파일을 넣어 많은 데이터를 한꺼번에 저장한다. 그러므로 면적대비 대용량화가 가능하다. | ||
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하지만 위치를 알더라도 다시 그 공간 안의 파일 위치를 찾아 데이터를 읽어와야 하므로 읽기 속도가 느리고 파일을 통재로 읽으므로 비트 단위의 데이터 접근이 불가능하다. | 하지만 위치를 알더라도 다시 그 공간 안의 파일 위치를 찾아 데이터를 읽어와야 하므로 읽기 속도가 느리고 파일을 통재로 읽으므로 비트 단위의 데이터 접근이 불가능하다. | ||
− | *낸드(NAND) 플래시 메모리의 종류 | + | *[[낸드]](NAND) 플래시 메모리의 종류 |
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− | + | 1. [[SLC]] (Single Level Cell) | |
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+ | [[메모리]] [[셀]] 하나에 1비트(bit)를 저장하는 기술. | ||
+ | SLC 방식은[[MLC]], [[TLC]] 방식보다 읽기, 쓰기 속도 등이 빠르지만, 가격이 비싸다는 단점이 있다. | ||
+ | 빠른 속도가 특별히 요구되는 작업에는 주로 [[SLC]] 계열이 쓰이지만, 일반용도의 USB 메모리는 저렴한 가격으로 인해 [[MLC]] 또는 [[TLC]]방식을 주로 사용한다. | ||
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+ | 2. [[MLC]](Multi Level Cell) | ||
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+ | [[메모리]] [[셀]] 하나에 2비트(bit)를 저장하는 기술. | ||
+ | [[MLC]] 방식은 [[SLC]] 방식보다 읽기, 쓰기 속도 등이 느리지만, 같은 가격으로 약 2배의 용량을 구입하여 사용할 수 있는 장점이 있다. 빠른 속도가 필요한 작업은 주로 [[SLC]]를 쓰지만, 대부분 USB 메모리가 저렴한 가격으로 인해 [[MLC]] 또는 [[TCL]] 방식을 주로 사용하고 있다. | ||
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+ | 3. [[TCL]](Triple Level Cell) | ||
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+ | [[메모리]] [[셀]] 하나에 3비트(bit)를 저장하는 기술. | ||
+ | [[SLC]], [[MLC]] 메모리에 비해 느린 속도로 데이터를 쓰고 지워 느리다는 단점이 있지만, 하나의 셀에 3비트(bit)를 저장할 수 있어 고용량 설계가 쉽다는 장점이 있다. | ||
+ | 고용량 설계가 쉬워 제조사들이 많이 선호하며 단가가 저렴해 고용량의 메모리를 합리적인 가격으로 구입이 가능하다. 그러나 많은 데이터를 하나의 셀에 쓰고 지우기 때문에 오류 발생 확률이 높고 메모리 수명이 짧다. <ref>〈[http://www.ntrexgo.com/archives/21862 플래시 메모리 알아보기]〉, 《미디어 컨텐츠》</ref> | ||
==사용처== | ==사용처== | ||
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− | + | 많이 사용되는 곳은 기계 내부에 [[eMMC]]와 같은 [[낸드 플래시]] 저장소이다. 특히 저용량의 설정 값 등을 기억하는 용도로 산업용에 많이 쓰이며, 휴대폰에도 널리 쓰였다. 스마트폰이 보급되면서는 고용량의 [[eMMC]]가 많이 쓰인다. | |
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− | PC [[하드디스크]] | + | 사용자가 직접 구매하는 플래시 메모리 제품으로 [[USB 메모리]], [[메모리 카드]]가 있다. |
+ | [[USB 메모리]]는 USB 단자에 삽입해서 [[외부 저장소]]처럼 [[데이터]]를 저장하는 것이고, [[메모리 카드]]는 전자기기에 삽입하는 형태로 만들어진 [[저장 매체]]이다. 고속 및 고용량 구현이 쉬운 [[컴팩트 플래시]](CF), 사실상 표준처럼 사용되는 표준, 미니, 마이크로 [[SD카드]]가 널리 사용된다. | ||
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+ | PC [[하드디스크]] [[인터페이스]]를 가진 플래시메모리인 [[SSD]]도 2010년대 중반부터 널리 쓰이기 시작했다. [[SSD]], [[USB 메모리]]의 득세로 인해 플래시 메모리 특성에 최적화된 단자 규격과 파일 시스템이 개발되고 활성화 되기 시작했다. | ||
그 밖에도 플래그십 디지털 카메라에 쓰이는 [[CF카드]] 등에 쓰인다. | 그 밖에도 플래그십 디지털 카메라에 쓰이는 [[CF카드]] 등에 쓰인다. | ||
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* [[저장 장치]] | * [[저장 장치]] | ||
− | {{컴퓨터| | + | |
+ | {{컴퓨터|토막글}} |