MLC vs. TLC: 어느 것이 더 나은 SSD인가요?

MLC(Multi-level Cell)와 TLC(Triple-Level Cell) 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)는 플래시 스토리지의 진화에 핵심적인 역할을 했습니다. 그러나 최근 몇 년 동안 TLC와 Quad-Level Cell(QLC) 기술이 소비자와 엔터프라이즈 시장을 지배하면서 환경이 급격히 변화했습니다. MLC SSD는 한때 고성능 애플리케이션의 표준이 되어 왔지만, 제조업체들이 대규모 데이터 증가 및 지속 가능성 목표를 달성하기 위해 고밀도 저비용 NAND에 집중하고 있기 때문에 점점 더 드물어지고 있습니다.

이 글에서는 비용, 성능, 안정성 및 내구성을 포함한 MLC와 TLC SSD의 주요 차이점을 검토하고, 퓨어스토리지® 플래시어레이(FlashArray)와 같은 현대적인 엔터프라이즈 스토리지 솔루션이 어떻게 고급 플래시 기술을 활용하여 오늘날 워크로드에 최적의 결과를 제공하는지 설명합니다.

MLC vs. TLC: 주요 차이점은 무엇인가요?

MLC SSD는 셀당 2비트의 데이터를 저장하고, TLC SSD는 3비트를 저장합니다. 즉, TLC NAND는 더 높은 스토리지 집적도를 제공하여 더 큰 용량과 기가바이트당 더 낮은 비용을 제공합니다. 그러나 셀당 비트 수가 증가하면 전압 관리가 더 복잡해져 내구성과 성능이 저하됩니다.

전압 레벨이 데이터를 저장하는 방법

NAND 플래시 메모리는 플로팅 게이트 셀에 전자를 가두어 데이터를 저장합니다. 전압 레벨은 서로 다른 비트 패턴을 나타냅니다. 데이터가 기록되면 각 셀에 정확한 양의 전하가 주입됩니다. 읽기 작업 중에 스토리지 컨트롤러는 전압 레벨을 측정하고 비트로 다시 변환합니다. MLC는 4개의 전압 레벨(2비트)을 구분해야 하며, TLC는 8개의 레벨(3비트)을 구분해야 합니다. 컨트롤러는 이러한 전압 레벨을 정확하게 측정하여 어떤 데이터가 저장되는지 결정해야 합니다. 더 높은 레벨 간 구분에는 추가적인 시간과 복잡성이 필요합니다.

SSD 아키텍처 이해하기

SSD는 NAND 플래시 메모리와 컨트롤러 및 인터페이스를 결합하여 드라이브가 기존 하드 디스크 드라이브의 드롭인 대체품으로 작동할 수 있도록 합니다. SSD에는 플래시 변환 레이어(FTL)가 포함되어 있습니다. 플래시 변환 레이어는 웨어 레벨링, 오류 수정 및 배드 블록 매니지먼트(bad block management) 관리하면서 논리적 주소와 물리적 주소 간에 변환할 수 있도록 설계된 내부 펌웨어입니다.

2025년 현재, TLC는 현재 대부분의 SSD를 위한 주류 기술이 되었으며, QLC(셀당 4비트)는 용량 최적화 워크로드에 대한 트랙션을 빠르게 확보하고 있습니다. MLC는 현재 매우 높은 내구성을 필요로 하는 레거시 시스템 또는 틈새 애플리케이션에서 주로 발견됩니다.

비용: 경제를 주도하는 TLC

TLC SSD는 스토리지 집적도가 높고 비트당 비용이 저렴하기 때문에 일반적으로 MLC SSD보다 저렴합니다. 이러한 비용상의 이점으로 인해 TLC는 노트북에서 데이터센터에 이르는 대부분의 새로운 구축의 기본이 되었습니다. TLC와 QLC의 가격 격차 또한 좁혀져 MLC에서 벗어나는 변화를 가속화하고 있습니다.

안정성 및 내구성: 단순한 숫자 게임이 아닙니다

기존에는 MLC SSD가 TLC보다 높은 안정성과 내구성을 제공했습니다. 셀당 전압 레벨이 적기 때문에 데이터 오류와 셀 마모의 위험이 줄어듭니다. 그러나 컨트롤러 기술, 오류 수정 및 마모 수준 알고리즘의 발전으로 TLC 내구성과 안정성이 크게 향상되어 까다로운 엔터프라이즈 워크로드에 적합합니다. 최신 TLC SSD는 구형 MLC 드라이브보다 뛰어난 내구성과 데이터 무결성을 제공할 수 있습니다. 특히 고급 플래시 관리 소프트웨어와 결합하면 더욱 그렇습니다.

성능: TLC 캐시업

MLC SSD는 더 빠른 프로그램/삭제(P/E) 주기와 더 간단한 전압 관리로 인해 TLC를 능가했습니다. 그러나 NVMe 인터페이스, 멀티채널 컨트롤러 및 지능형 캐싱과 같은 혁신을 통해 TLC SSD는 데이터베이스, 가상화 및 분석을 포함한 대부분의 애플리케이션의 요구사항을 충족하거나 초과하는 성능을 제공합니다. 실제로, 많은 엔터프라이즈 올플래시 어레이는 TLC 또는 QLC NAND를 기반으로 구축되며, 소프트웨어를 활용하여 다양한 워크로드의 성능을 최적화합니다.

활용 사례: 오늘날 각 기술이 적합한 분야

MLC SSD는 현재 극한의 내구성을 요구하는 레거시 시스템, 산업 환경 또는 특수 애플리케이션(고주파 트레이딩 또는 미션 크리티컬 로깅 등)에서 주로 사용됩니다.

TLC SSD는 소비자 및 엔터프라이즈 스토리지의 표준이 되어 개인용 디바이스에서 대규모 클라우드 및 AI 환경에 이르기까지 모든 것을 지원합니다. QLC가 증가함에 따라, 성능에 민감한 워크로드에는 TLC가 점점 더 많이 사용되고 있으며, 백업, 콘텐츠 저장소 및 데이터 레이크와 같은 용량 지향적이고 읽기 집약적인 애플리케이션에는 QLC가 선택됩니다.

NAND로 직접 이동: 퓨어스토리지의 고유한 장점

퓨어스토리지 Purity Operating System제는 업계 유일의 스토리지 Operating System, SSD 전체를 우회하고 DirectFlash® 모듈을 통해 NAND에 직접 액세스합니다. 이렇게 하면 FTL이 제거되며, 이는 장애가 발생할 수 있고, 전기를 소비하며, 불필요한 지연 시간을 추가하는 추가 구성 요소입니다. 퓨어스토리지 어레이는 이 레이어를 제거함으로써 어레이의 모든 NAND에 적절한 웨어 레벨링을 제공하여 MLC, TLC 또는 QLC NAND 중 어떤 것을 사용하든 더 나은 성능과 내구성을 제공합니다.

퓨어스토리지의 접근 방식: MLC 및 TLC 그 이상

퓨어스토리지는 효율성과 수명을 극대화하기 위해 원시 NAND와 직접 통신하는 자체 DirectFlash 모듈(DFM)을 엔지니어링하여 상용 MLC 및 TLC SSD의 한계를 뛰어넘었습니다. 이러한 접근 방식을 통해 퓨어스토리지는 기존의 SSD 기반 어레이보다 높은 집적도, 낮은 지연 시간 및 더 나은 비용 효율성을 제공할 수 있습니다. 2025년 현재 퓨어스토리지는 최대 150TB(및 곧 300TB)의 DFM을 선보이며, 이는 기성 SSD의 용량과 효율성을 훨씬 능가합니다. 

용량 최적화된 All-Flash Array인 퓨어스토리지 FlashArray//C™는 엔터프라이즈급 QLC NAND를 활용하여 비즈니스 크리티컬 워크로드에 99.9999%의 가용성, 무중단 업그레이드 및 일관된 1밀리초의 레이턴시를 제공합니다. 이 플랫폼은 워크로드를 통합하거나, hybrid cloud 전략을 구축하거나, 레거시 하이브리드 및 HDD 기반 시스템을 지속 가능하고 미래 경쟁력 있는 솔루션으로 교체하려는 조직에 이상적입니다. 

퓨어스토리지를 통한 최신 all-flash storage의 주요 장점

• 획기적으로 향상된 집적도 및 에너지 효율성으로 데이터센터의 설치 공간 및 전력 소비를 기존 어레이 대비 최대 85% 절감
• 성능에 민감한 워크로드와 용량 지향적인 워크로드 모두에 대해 일관되고 예측 가능한 성능 제공
• 무중단 업그레이드 및 계획된 다운타임을 위한 Evergreen 아키텍처
• Pure Fusion™을 통한 블록, 파일 및 오브젝트 스토리지 전반에 걸친 통합 관리
• 지능형 사이버 복원력을 포함한 엔터프라이즈급 안정성 및 데이터 보호

결론

TLC(및 현재 QLC)가 대부분의 신규 구축의 표준이 되었기 때문에 MLC와 TLC의 문제는 현대 스토리지 구매자들에게 덜 관련이 있습니다. 플래시 관리, 컨트롤러 기술 및 소프트웨어 혁신의 발전 덕분에, TLC 기반 솔루션은 현재 가장 까다로운 워크로드에 필요한 성능, 내구성 및 안정성을 기존 기술의 비용 및 환경적 영향보다 훨씬 적은 비용으로 제공할 수 있습니다. 퓨어스토리지 DirectFlash 모듈과 FlashArray 플랫폼은 이러한 진화를 통해 데이터 기반 엔터프라이즈에 탁월한 효율성, 간소성 및 복원성을 제공합니다.