플래시 메모리 기술에는 두 가지 기본 유형이 있으며, 각각 고유한 아키텍처와 알고리즘을 갖고 있습니다. 또한 각 저장 매체에는 고유한 장점과 단점이 있습니다.

NAND 플래시 메모리는 'NOT'과 'AND'의 조합에서 이름을 따왔습니다. 이는 NAND 셀의 내부 회로를 제어하는 로직 게이트를 의미합니다.

NAND 셀을 프로그래밍할 때 전류가 제어 게이트에 도달하면 전자가 플로팅 게이트로 흐르면서 전류 흐름을 방해하는 순 양전하를 생성합니다. 산화막은 플로팅 게이트를 격리 상태로 유지하여 플로팅 게이트의 모든 전자와 데이터가 저장되도록 합니다. 이를 통해 플래시 메모리는 전하를 보유하고 데이터를 유지할 수 있습니다.

NAND 셀은 전체 데이터 블록을 삭제하도록 설계되었기 때문에 빠르게 지울 수 있습니다. 메모리 셀에 전하가 가해지면 플로팅 게이트 내에 갇혀 있던 전자(및 데이터)가 칩의 하단 절연층으로 다시 배출됩니다. 이렇게 하면 메모리 셀이 효과적으로 지워집니다.

NAND 플래시 메모리 칩을 생산하는 것은 간단하거나 빠르지 않습니다.¹ 필요한 제조 공정만 800개가 넘는 데다, 일반적으로 지름 12인치의 중형 피자 크기 정도인 NAND '웨이퍼' 하나를 만드는 데 약 한 달이 걸리는 것으로 추정됩니다. 이 웨이퍼에서 손톱만한 크기의 개별 NAND 칩을 잘라내어 칩 품질과 전반적인 활용도에 따라 등급을 매깁니다.

NAND 칩은 많은 장점을 제공합니다. 우선, NAND 칩에는 움직이는 부품이 없기 때문에 더 견고하고, 기계적 충격이나 과도한 작동 온도 또는 높은 압력을 견뎌야 하는 상황에서도 작동이 가능합니다. 이 점에서 NAND 칩은 진동에 취약한 하드 디스크 드라이브(HDD)에 비해 유리합니다.

반면에 NAND 사용에는 단점도 있습니다. 그 중 가장 주목할 만한 점은 이 저장 매체가 메모리에 무한정 다시 쓸 수 있는 개방형 매체가 아니라는 점입니다. NAND 칩은 일정 횟수만 다시 쓸 수 있어 지속적인 활용도가 제한됩니다.

또한 NAND 플래시 메모리는 다른 시스템 또는 장치와 동일한 제약을 받습니다. 즉, 조직에는 데이터가 넘쳐나고 있으며 NAND 메모리 셀은 새로운 형태의 메모리 셀을 엔지니어링하여 이를 따라잡아야 했습니다. 단일 레벨 셀(SLC) 메모리와 각 셀당 1비트 및 두 가지 레벨의 전하를 저장하는 것으로 시작했던 것이 시간이 지남에 따라 증가하여 멀티 레벨 셀(MLC), 트리플 레벨 셀(TLC) 및 심지어 쿼드러플 레벨 셀(QLC)도 지원합니다.

NAND와 마찬가지로 NOR 플래시 메모리의 이름은 'NOT'와 'OR' 두 단어를 조합한 것으로, NOR 셀의 내부 회로를 제어하는 논리 게이트 유형을 나타냅니다.

NOR 플래시 메모리에서 메모리 셀은 비트 라인에 병렬로 연결됩니다. 이를 통해 개별적으로 읽고 프로그래밍할 수 있습니다. 각 메모리 셀의 한쪽 끝은 접지에 연결되고 다른 쪽 끝은 비트 라인에 연결됩니다.

NOR의 가장 큰 장점은 탁월한 읽기 속도와 재작성 가능 횟수, 랜덤 액세스 데이터를 수용할 수 있는 능력입니다. 따라서 NOR 게이트는 도시 신호등 시스템, 산업 자동화, 경보 시스템, 디지털 회로 설계 및 전자 장치에 사용하기에 적합합니다. NOR 플래시의 또 다른 주요 장점은 NOR 플래시를 사용할 때 하나의 NOR 장치로 데이터 저장과 코드 실행을 모두 처리할 수 있다는 점입니다.

NOR 플래시 메모리의 단점은 셀이 크다는 점입니다. 이로 인해 NAND 플래시 메모리보다 쓰기 및 삭제 속도가 느립니다.

두 가지 유형의 플래시 메모리 간의 차이점에 대해 자세히 알아보려면 계속 읽어보세요.

NAND 플래시 기술과 NOR 플래시 기술의 주요 설계 차이점은 메모리 셀이 반도체 내에 분포되는 방식입니다. NAND 칩에서 이러한 셀은 수직으로 정렬되어 있습니다. NOR 칩에서는 메모리 셀이 수평으로 배열됩니다. 이러한 설계 차이로 인해 각 메모리 시스템은 서로 다른 작동 속도와 성능을 갖습니다.

NAND 기술은 일반적으로 80마이크로초에서 120마이크로초 사이의 지연 시간을 보이는 반면, NOR의 지연 속도(ibm.com 외부 링크)는 160나노초에서 210나노초 사이로 NOR 플래시 메모리가 더 짧은 지연을 경험하는 경향이 있다고 일반적으로 알려져 있습니다.

NAND 플래시 메모리의 일반적인 수명은 3년에서 5년 사이로 추정됩니다. 반면 NOR 플래시 메모리의 수명에 대한 추정치는 20년에서 최대 100년(또는 그 이상)에 이릅니다.

NAND와 NOR 기술의 또 다른 차이점은 각각에 필요한 전력량입니다. 그러나 각각에 사용되는 전력 소비량에는 상충 관계가 있습니다. 예를 들어, NAND는 전원을 켜는 과정에서 전력을 적게 사용하지만 대기 모드에서는 더 많은 전류를 사용합니다. 이와 반대로 NOR은 처음 전원을 켤 때는 더 많은 전류를 사용하지만 대기 상태에서는 전류를 더 적게 사용합니다.

각각이 '작업'을 수행하는 중에 사용하는 전력량은 대략 비슷하지만, 이 측정은 각 기술이 사용하는 메모리 속도에 따라 달라지며 메모리 속도는 각 기술이 수행하는 활동에 따라 달라집니다. NOR은 빠른 데이터 읽기에 특화되어 있으며 이 작업을 수행할 때 전력 소비가 적습니다. 데이터를 쓰고 지울 때는 NAND가 NOR보다 전력을 덜 사용합니다.

여기서 주목해야 할 점은 NAND 플래시 메모리나 NOR 플래시 메모리 모두 다른 형태의 메모리가 일반적으로 달성하는 처리 속도에 근접할 수 없다는 것입니다. 캐시 메모리는 컴퓨터의 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 중앙 처리 장치(CPU) 사이에 위치하기 때문에 가장 빠른 메모리로 여겨지는 경우가 많습니다.

또한 NAND가 NOR보다 빠른지, 아니면 그 반대인지에 대한 확실한 답은 없습니다. 이는 해당 메모리가 현재 사용되는 애플리케이션에 따라 다릅니다. 빠른 읽기 속도를 기준으로 비교하면 NOR가 더 빠릅니다. 작업 실행 및 데이터 관리에 대해 비교하자면 NAND가 더 빠릅니다.

NAND나 NOR 모두 NAND보다 최대 100배 빠른 고성능 속도를 구현하고 앱이나 프로그램을 실행하는 동안 임시 파일 스토리지를 제공하는 독특한 형태의 RAM인 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM)를 따라잡을 수 없습니다. (하지만 DRAM은 휘발성 메모리 형태이기 때문에 지원 전원이 꺼지거나 손실되면 작업 중이던 데이터가 모두 손실되므로, 현재 진행 중인 처리를 보조하는 데 가장 유용하다는 점도 알아둘 필요가 있습니다).

또 다른 주요 차이점은 일반적으로 64Mb에서 2Gb까지 메모리 단위로 사용할 수 있는 NOR보다 NAND 플래시 메모리가 훨씬 더 큰 스토리지 용량을 제공하는 반면, NAND 스토리지 솔루션은 1Gb에서 16Gb까지 용량 범위가 넓기 때문에 NAND의 최고 스토리지 용량이 NOR의 최고 용량보다 8배 더 크다는 점입니다.

NAND와 NOR에는 각각 사용되는 목적에 따라 주요 차이점이 있습니다. NAND는 재작성 및 데이터 블록 삭제와 같은 '심층적인' 프로세스를 수행하는 데 더 적합하고, NOR은 덜 복잡한 빠른 데이터 검색에 탁월한 것으로 알려져 있습니다.