SSD와 NVMe: 차이점은 무엇인가요?

데이터 스토리지의 최근 기술 발전으로 기업과 소비자는 기존의 하드 디스크 드라이브(HDD)에서 벗어나 더 빠르고 지연 시간이 짧은 솔리드 스테이트 드라이브(SSD) 기술로 전환하고 있습니다. 이 글에서는 이 새로운 기술과 이를 컴퓨터 마더보드에 연결하는 데 사용할 수 있는 가장 빠르고 인기 있는 프로토콜인 비휘발성 메모리 익스프레스(NVMe)에 대해 살펴보겠습니다.

SSD와 NVMe라는 용어는 서로 다른 두 가지 유형의 드라이브를 설명하는 데 자주 사용되지만, 서로를 보완하는 데 사용할 수 있는 서로 다른 데이터 스토리지 기술입니다. SSD는 플래시 스토리지와 함께 사용되는 반도체 기반 스토리지 유형이며, NVMe는 플래시 메모리가 탑재된 SSD에서 사용되는 초당 입력/아웃풋 작업(I/O 또는 IOPS)당 시스템 오버헤드를 줄여 데이터를 전송하기 위한 프로토콜입니다.

NVMe와 SSD 기술의 차이점은 미묘하여 혼란스러울 수 있습니다. 모든 NVMe 디바이스는 SSD 드라이브이기도 하지만, 모든 SSD가 NVMe 드라이브인 것은 아닙니다. 2023년 IDC(International Data Corporation) 보고서에 따르면, NVMe는 컴퓨터를 하나 이상의 주변 디바이스에 연결하기 위한 표준 직렬 확장 버스인 PCI 익스프레스를 통해 연결된 시스템으로의 데이터 전송 속도를 높이기 위해 설계되었습니다. 하지만 모든 SSD가 PCIe 기술을 사용하는 것은 아니며, 일부는 HDD용으로 설계된 구형 SATA 및 SAS 인터페이스를 사용하므로 구형 디바이스와 호환됩니다.

SSD가 발명되기 전에는 HDD와 플로피 드라이브가 시장에서 가장 널리 사용되는 스토리지 드라이브였습니다. 그러나 HDD와 플로피 드라이브는 모두 자석에 의존하여 데이터를 저장했지만 SSD는 데이터를 유지하기 위해 전력이 필요하지 않은 비휘발성 유형의 스토리지인 NAND라는 새로운 기술을 사용합니다. SSD에서 각 메모리 칩은 각각 고유한 메모리 비트가 있는 셀(페이지 또는 섹터라고도 함)이 포함된 블록으로 만들어집니다.
플래터, 회전 디스크, 읽기/쓰기 헤드로 인해 지연 시간과 액세스 시간이 발생하는 HDD와 달리 SSD에는 움직이는 부품이 없기 때문에 훨씬 빠릅니다. 2000년대 초중반부터 SSD는 뛰어난 성능과 빠른 속도로 인해 소비자 및 기업 시장에서 인기가 높아지고 있습니다.

가장 빠른 데이터 전송 속도를 원한다면 NVMe SSD를 선택하세요. NVMe SSD는 PCIe(Peripheral Component Interconnect Express) 버스를 통해 SATA SSD 속도의 3배 이상인 최대 20Gbps의 전송 속도를 달성할 수 있습니다. NVMe 드라이브의 또 다른 매력적인 특징은 그 이름에서 알 수 있듯이 바로 비휘발성 메모리라는 점입니다. 이 사양은 다른 유형의 드라이브와 달리 NVMe 디바이스가 메모리를 유지하는 데 전원이 필요하지 않음을 의미합니다. 또한 다른 기술과 달리 NVMe 스토리지는 PCIe 소켓을 사용하여 컴퓨터의 CPU에 직접 연결할 수 있으며, 속도가 느린 SATA 드라이버가 아닌 PCIe를 통해 드라이브의 플래시 메모리가 작동하도록 할 수 있습니다. 

또 다른 인기 있는 SSD 유형은 구형 기술과의 호환성으로 인해 최근 더욱 인기를 얻고 있는 SATA 드라이브입니다. NVMe SSD는 여전히 더 많은 대역폭을 제공하지만, 많은 구형 컴퓨터는 NVMe 또는 PCIe 기술을 지원하지 않으므로 M.2 SATA 인터페이스가 최선의 선택입니다. SATA SSD는 다른 최신 인터페이스보다 느리지만 기존 HDD보다는 훨씬 빠른 초당 6기가바이트(Gbps)의 최대 데이터 전송 속도를 달성할 수 있습니다.

2012년에 출시된 M.2 드라이브는 M.2 폼 팩터를 사용하여 컴퓨터의 마더보드에 직접 연결할 수 있는 SSD의 한 종류입니다. 다른 종류의 SSD에 비해 M.2 드라이브는 전력 효율이 높고 공간을 덜 차지합니다. 또한 널리 사용되는 2.5인치 SSD보다 더 작고 빠르며 연결에 어떤 종류의 케이블도 필요하지 않습니다. M.2는 상대적으로 작은 크기에도 불구하고 최대 8테라바이트(TB)에 달하는 동급 제품과 같은 양의 데이터를 저장할 수 있으며 M.2 슬롯이 있는 모든 마더보드와 호환됩니다. M.2 NVMe SSD는 NVMe 인터페이스를 사용하는 경우 현재 사용 가능한 가장 빠른 데이터 전송 속도를 제공할 수 있습니다.

PCIe SSD는 PCIe 직렬 확장 버스 표준을 사용하여 컴퓨터를 다양한 구성 요소(예: 그래픽 카드 또는 외부 저장 디바이스)에 연결하는 확장 카드입니다. PCIe 슬롯은 5가지 크기(x2, x3, x4 등)로 제공되며, x는 각 카드의 데이터 전송을 위한 레인 수를 나타냅니다.
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NVMe(비휘발성 메모리 익스프레스)는 플래시 스토리지와 SSD를 위해 설계된 데이터 전송 프로토콜입니다. 2011년 당시 업계 표준인 SATA 및 SAS(Serial Attached SCSI) 프로토콜의 대안으로 도입되었으며 이전 버전보다 더 나은 처리량을 제공합니다. NVMe는 이전 제품에 비해 스토리지 및 기술이 개선되었을 뿐만 아니라 사물인터넷(IoT), 인공 지능(AI) 및 머신 러닝(ML)을 포함하여 동시에 개발되고 있던 중요한 기술의 개발에 기여했습니다.

2011년부터 NVMe 기술은 높은 대역폭과 빠른 데이터 전송 속도를 통해 차별화되었습니다. 병렬 처리와 폴링을 허용하는 NVMe 드라이버의 개선으로 인해 NVMe SSD는 응답 시간과 쓰기 속도를 최적화하고 대기 시간을 줄여 CPU 병목 현상을 방지할 수 있습니다. 또한 NVMe 기술은 기업 수준에서 인프라 설치 공간이 더 작고 널리 사용되는 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스(SCSI)보다 전력 사용량이 적습니다.

최고 성능의 NVMe 드라이브는 초당 3000메가바이트(MB/s)를 초과할 수 있으며, 일부 최신 모델은 7500MB/s의 속도에 도달합니다. 이전 버전인 SATA(Serial Advanced Technology Attachment)와 달리 NVMe는 고성능 비휘발성 스토리지 미디어용으로 설계되었기 때문에 까다롭고 데이터가 많은 컴퓨팅 환경에 탁월한 선택입니다.

NVMe SSD는 수만 개의 병렬 명령 대기열을 한 번에 실행할 수 있으며, 이는 구형의 느린 SCSI 프로토콜을 사용하고 단일 명령 대기열만 배포할 수 있는 드라이브와의 또 다른 주요 차별화 요소입니다. NVMe SSD의 경우 연결 방법은 프로토콜과 무관합니다. 예를 들어 NVMe PCIe 커넥터는 NVMe 프로토콜을 실행하는 PCIe 링크를 통해 단일 드라이브에 액세스할 수 있습니다. 

NVMe SSD는 '중간자' 컨트롤러를 제거하는 PCIe 버스를 통해 플래시 스토리지에 액세스하여 지연 시간을 크게 줄입니다. 그러나 NVMe는 파이버 채널 및 이더넷과 같은 모든 유형의 '패브릭' 상호 연결과 이더넷, iWarp, RoCEv2, iSER 및 NVMe-TCP 내에서도 실행할 수 있습니다. PCIe Gen4는 최신 PCI Express 사양이며, 데이터 전송 속도는 Gen3의 두 배입니다. Gen3 PCIe의 전송 속도는 PCIe 레인당 초당 8GT/s(GT/s)인 반면, Gen4의 전송 속도는 16GT/s 또는 PCIe 레인당 2GB/s입니다.

NVMe SSD는 수만 개의 병렬 명령 대기열을 한 번에 실행할 수 있으며, 이는 구형의 느린 SCSI 프로토콜을 사용하고 단일 명령 대기열만 배포할 수 있는 드라이브와의 또 다른 주요 차별화 요소입니다. NVMe SSD의 경우 연결 방법은 프로토콜과 무관합니다. 예를 들어 NVMe PCIe 커넥터는 NVMe 프로토콜을 실행하는 PCIe 링크를 통해 단일 드라이브에 액세스할 수 있습니다. 

NVMe와 SSD 기술은 서로 다르며 서로 보완하는 경우가 많기 때문에 정확하게 비교할 수 있는 방법은 없습니다. NVMe SSD는 현존하는 가장 빠른 데이터 전송 속도를 제공하지만, 그렇다고 해서 반드시 사용자의 요구에 맞는 선택이라는 의미는 아닙니다. 데이터 스토리지 솔루션을 선택할 때는 여러 가지 요인을 고려합니다. 프로세스를 지원하기 위해 가격, 기술 사양, 스토리지 용량 및 속도의 네 가지 중요한 요소별로 가장 많이 사용되는 옵션을 비교했습니다.

• 가격: 최근까지 SATA M.2 SSD는 NVMe M.2에 비해 비교적 저렴했기 때문에 예산에 민감한 사용자들에게 매력적인 옵션이었습니다. 그러나 기술이 널리 보급됨에 따라 지난 몇 년 동안 NVMe SSD의 가격이 하락하여 가격이 점점 더 차별화 요소가 되고 있습니다. 오늘날 인기 있는 삼성 브랜드의 SSD는 다양한 NVMe 및 SATA와 비슷한 스토리지를 갖추고 있으며, 가격은 Amazon에서 미화 64달러에서 130달러 사이입니다.
• 기술 사양: 많은 구형 디바이스는 더 빠른 최신 NVMe 기술을 지원하지 않으므로 SATA SSD를 선택해야 합니다. SSD를 구매하기 전에 사용자는 시스템에 연결하려는 장치 수를 지원하기에 충분한 PCIe 연결이 있는지 확인해야 합니다. 많은 마더보드에는 슬롯이 2~3개뿐이므로 연결할 수 있는 디바이스 수가 제한됩니다.
• 스토리지 용량: NVMe 및 SATA SSD는 일반적으로 1TB 또는 2TB 옵션으로 제공됩니다. 더 많은 용량을 원하는 사용자는 4TB 및 8TB 모델로 업그레이드할 수 있지만 가격대는 더 높습니다. 이 글을 쓰는 시점 기준으로 4TB NVMe 및 SATA SSD의 가격은 Amazon에서 미화 200~300달러 사이인 반면, 8TB SSD는 미화 400달러에 근접할 것으로 예상됩니다.
• 속도: NVMe SSD의 주요 차별화 요소는 속도와 성능입니다. NVMe 기술은 CPU에 직접 연결할 수 있는 PCIe 인터페이스를 사용하여 대기 시간을 줄이고 응답성을 향상시킵니다. 그러나 일부 사용자에게는 그 정도의 속도가 필요하지 않으며, 이 경우 SATA SSD가 약간 더 저렴한 옵션이 될 수 있습니다. 빠르지는 않지만 SATA SSD는 여전히 구형 HDD보다 데이터를 더 빠르게 전송합니다. 필요에 따라 SATA SSD의 속도로도 충분할 수 있습니다.

엔터프라이즈 수준에서 NVMe 기술의 속도와 성능은 무시하기 어렵습니다. 일부 기업에서는 여전히 SATA SSD를 사용하지만, 게임이나 기본 사무용 애플리케이션을 실행하는 데 사용하는 노트북이나 PC의 속도와 성능을 업그레이드하려는 소비자들 사이에서 더 일반적입니다. 다음은 SSD의 가장 일반적인 사용 사례입니다.

• 고성능/고속 컴퓨팅: NVMe SSD는 병렬 처리를 처리할 수 있어 오늘날의 가장 까다롭고 복잡한 컴퓨팅 환경에 이상적인 솔루션입니다. 빈도가 높은 금융 거래 앱, AI 및 ML 배포와 같은 많은 고수요 애플리케이션은 대량의 데이터에 빠르게 액세스하기 위해 NVMe SSD를 사용합니다.
• 컴퓨팅 집약적인 애플리케이션: 실시간 고객 상호 작용이 필요한 앱은 워크로드를 실행하기 위해 NVMe 기술에 의존하는 경우가 많습니다. 이러한 앱의 예로는 전자 상거래, 개인 금융 및 다양한 클라우드 네이티브 애플리케이션이 있습니다.
• 데이터 센터: NVMe SSD는 어디서나 데이터 센터가 스토리지 기능을 확장하고 초고속 전송 속도를 달성할 수 있도록 지원합니다. 엔터프라이즈 전략 그룹(ESG)의 최근 보고서에 따르면 SATA SSD는 엔터프라이즈 수준에서 여전히 사용되고 있지만 거의 4분의 3에 달하는 기업이 이미 NVMe SSD 스토리지로 전환했거나 내년에 전환할 계획입니다.
• 비디오 편집: 많은 비디오 편집자는 NVMe와 SATA SSD를 사용하여 스토리지를 확장하면서도 필요한 높은 처리 속도를 얻습니다. 한 가지 예는 노트북, 노트북 및 울트라북과 같은 경량 컴퓨터에 이상적인 솔루션인 슬림하고 작으며 휴대성이 뛰어난 NVMe M.2 SSD입니다.
• 게임: 전 세계의 열성적인 게이머는 NVMe와 SATA SSD가 제공하는 빠른 로딩 시간에 의존합니다. 두 종류의 SSD 모두 비슷한 가격으로 부드럽고 빠른 게임 경험을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 모든 PC 빌드에서 일상적인 애플리케이션의 속도와 성능을 향상시킬 수 있습니다.

SSD는 소비자와 기업이 필요한 빠른 데이터 전송 속도를 달성할 수 있도록 도와줍니다. 게임 애호가와 비디오 편집자에게는 구형 SATA SSD로도 충분하지만, 엔터프라이즈 워크로드의 경우 NVMe SSD가 빠르게 업계 표준으로 자리 잡고 있습니다. IBM Storage 플래시 시스템 5300은 NVMe 기술의 모든 이점과 함께 컴팩트하고 강력한 스토리지를 제공합니다. 5300은 기업이 데이터 스토리지 솔루션으로 더 빠른 속도, 성능 및 확장성을 달성하도록 돕습니다.