차세대 SSD, 점점 심해지는 발열 어떻게 해결할까

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PCIe 5.0 (출처 : 실리콘모션)

저장 매체를 읽고 쓰는 속도가 해마다 빨라지고 있다. 초당 1GB/s 속도로 데이터를 읽는 SSD가 등장한 게 엊그제 같은데 벌써 5배 이상 빠른 제품이 등장했다. 게다가 이 제품들이 시장에 정착하기도 전에 벌써 그 다음 세대 ‘PCIe 5.0’ SSD가 발표됐다.

SSD 속도가 빨라지면 전력 소모도 늘어나고, 자연스레 더 많은 열이 발생한다. 열에 약한 SSD는 온도가 기준치를 벗어났다고 판단하면 임의로 속도를 떨어뜨려 발열량을 조절한다. 이를 ‘쓰로틀링(Throttling)’이라고 한다. 속도 저하를 막기 위해서는 SSD에서 발생하는 열을 바로바로 빼내야 한다.

최신 SSD에는 방열판이 탑재된 경우가 종종 보인다.

그렇다 보니 최신 SSD에는 방열판을 장착하는 등 방열 대책을 마련한 경우가 종종 보인다. 하지만 PCIe 5.0 SSD는 단순히 방열판만 장착한다고 발열을 해소하기 어려울 수 있다.

SSD 컨트롤러 제조사 ‘파이슨(Phison)’의 최고기술경영자(CTO) 세바스찬 진은 21일(현지시간) PCIe 5.0 SSD에 탑재될 컨트롤러를 발표하면서 차세대 SSD에는 지금과 다른 냉각 기술이 필요할 것이라고 주장했다.

그는 기존 PCIe 4.0 SSD에 공기만 잘 통하면 정상적으로 사용할 수 있는 경우도 있었지만, PCIe 5.0 SSD를 제대로 사용하려면 전용 방열판과 팬이 달린 쿨러가 필요할지도 모른다고 언급했다.

팬이 탑재된 SSD용 쿨러 (출처 : Amazon)

SSD에서 컨트롤러를 비롯한 대부분의 부품은 125℃ 고온에서도 동작하게 만들어졌다. 하지만 데이터를 저장하는 낸드(NAND) 플래시 메모리의 동작 온도는 이보다 낮다. 낸드는 등급에 따라 0℃에서 70~85℃ 사이에서 동작하는데, 온도가 너무 낮거나 높으면 데이터를 읽고 쓰는 과정에서 오류가 발생할 가능성이 높아진다. 진은 낸드의 최적 동작 온도가 25~50℃라며 SSD의 온도가 해당 범위 밖으로 벗어나지 않게 잘 제어하는 게 중요하다고 주장했다.

진은 해결책으로 두 가지 방안을 제시했다. 하나는 SSD의 전력 소모량을 줄이는 것이고, 다른 하나는 SSD에서 발생한 열을 보다 효율적으로 방출하는 것이다.

전력 소모량을 줄이는 방안으로는 더 미세한 공정을 사용하는 방법과 낸드 채널 수를 줄이는 방법이 거론됐다. 반도체 공정이 미세해질수록 전자의 이동 경로가 줄어 더 낮은 전력으로 동작한다. 진은 PCIe 4.0 SSD부터는 낸드 플래시 메모리에서 SSD 컨트롤러로 데이터를 이동시키는 속도가 충분히 빨라졌다며, 현재 8채널로 구성된 통로 수를 4채널로 줄여도 제 속도를 낼 수 있으며 소비 전력은 20~30% 줄어든다고 주장했다.

SSD에서 발생하는 열을 방출하는 방안도 두 가지로 나눴다.

삼성 PCIe 5.0 SSD (출처 : 삼성전자)

첫 번째는 SSD가 장착된 메인보드로 열을 확산시키는 방법이다. SSD를 고정하는 커넥터와 나사로 열을 전달하는 게 가능하다. 하지만 최근 몇몇 메인보드 제조사는 제조원가를 줄이기 위해 나사를 나일론으로 교체하는 경우도 있다. 진은 금속 나사가 SSD에서 메인보드로 확산되는 열의 70%를 담당한다며 금속 나사를 계속 제공하길 권장했다.

두 번째는 PC 케이스 내부 공기를 효율적으로 순환시키는 것이다. SSD에서 열이 발생하며 주변 공기 온도가 상승하는데, 케이스 팬을 가동해 더운 공기는 빠르게 방출하고 찬 공기는 유입시키는 방식이다. 대체로 크기가 큰 케이스의 대류 효율이 좋은 편이며, 부품이 꽉 들어차는 미니타워 케이스는 상대적으로 공기 흐름이 원활하지 않은 편이다.

한편 진은 앞으로 훨씬 더 혁신적인 열 관리 솔루션을 보게 될 것이라고 덧붙였다. 현재 사용하고 있는 M.2 커넥터는 한계에 다다랐다며, 향후 속도 병목 현상의 원인이 될 수 있다고 지적했다. 그는 새로운 커넥터 규격이 개발되고 있으며 신형 커넥터는 메인보드로 열을 더 많이 전달해 팬이 필요 없을 것이라고 언급했다.

현재 M.2 규격은 파인 부분의 위치에 따라 B,M,B&M 키로 나뉜다 (출처 : 킹스톤)

단, 이 경우 하위 규격 SSD의 호환이 어려울 수 있다는 점을 염두에 둬야 한다. 현재 적용 중인 M.2 커넥터는 단자에 뚫린 키에 따라 ‘B 키’, ‘M 키’, ‘B&M 키’로 나뉘며 커넥터가 막혀 있지 않다면 경우에 따라 상위·하위 규격 제품을 장착하는 게 가능하다. 하지만 신형 커넥터의 열전도율이 지금보다 높아지려면 접촉 면적이 넓어져야 한다. 따라서 지금과 전혀 다른 규격으로 만들어질 가능성이 높다.

테크플러스 에디터 이병찬

tech-plus@naver.com​

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