KAIST, 네트워크 기술 적용된 SSD 시스템 반도체 개발

[아이뉴스24 정종오 기자] 기존 시스템과 비교했을 때 2배 많은 처리량을 제공하고 응답시간을 약 10배 줄인 반도체가 나왔다.

한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형)는 전기및전자공학부 김동준 교수 연구팀이 세계 최초로 `패킷 기반 네트워크' 기술이 적용된 SSD(Solid State Drive, 반도체 기억소자를 사용한 저장장치) 시스템 개발을 통해 차세대 SSD의 읽기·쓰기 성능을 비약적으로 높이는 시스템 반도체를 개발했다고 28일 발표했다.

패킷이란 다양한 크기를 지닌 데이터를 일정한 크기로 분할한 후 제어 정보를 추가한 데이터 전송의 기본 단위를 말한다. 효율적이고 신뢰성 있게 데이터를 전송할 수 있다는 장점이 있어 주로 컴퓨터 네트워크 기반 정보 기술에서 사용되고 있다.

최근 시스템 반도체 분야에서는 다양한 계산 자원들을 칩 내부 네트워크로 연결해 효율적으로 활용하는 기술이 적용되고 있다. 이번 연구는 이러한 시스템 반도체 분야에서 효과적 네트워크 연결 기술을 메모리 반도체에 적용했다는 점에서 큰 의미를 가지고 있다.

SSD는 플래시메모리를 이용해 정보를 저장하는 장치이다. 기존 자기디스크를 이용한 데이터 저장장치인 `하드디스크 드라이브(HDD)'와 비교했을 때 데이터 입출력(읽기·쓰기) 속도가 빠르고 발열과 소음이 적어 데이터 센터 , 클라우드 서비스를 위한 주요 저장장치로 활용되고 있다.

인터넷 서비스 제공 기업들은 많은 양의 정보가 데이터 센터에서 저장되고 처리되면서 더 많은 데이터를 저장할 수 있고, 더 빠르게 데이터를 읽고 쓰는 것이 가능한 고성능 SSD 제품을 요구한다. SSD는 지속해서 성능과 용량의 개선을 요구하는 상황에 놓인다.

고용량과 고성능 SSD를 위해 규모를 증가시키는 스케일 업(scale-up)은 하드웨어 패키징 한계에 제한돼 쉽게 확장하기 어렵다. 무엇보다도 기존 SSD 시스템은 사용 가능한 처리량(bandwidth)이 있음에도 불구하고 효율적으로 사용하지 못하는 비효율적 데이터 송수신 방식 채택해 사용하고 있다.

김동준 교수 연구팀은 기존 SSD 시스템 설계를 분석해 CPU, GPU 등과 같은 비메모리 시스템 반도체 설계에서 주로 활용되는 네트워크 기술을 적용해 SSD 성능을 크게 높일 수 있는 `네트워크 기술이 적용된 SSD 시스템 반도체'를 개발했다.

김 교수팀이 개발한 SSD 시스템은 플래시 인터커넥트(interconnection network) 와 패킷 기반 플래시 컨트롤러 (packet-based flash controller) 등으로 구성돼 있다. 현재 사용되는 기존 SSD 시스템 대비 2배 많은 처리량을 제공하고 응답시간을 약 10배 줄인 성능을 보인다고 연구팀 관계자는 설명했다.

KAIST 전기및전자공학부 김지호 박사과정이 제1 저자로, 한양대 컴퓨터소프트웨어학과 강석원 박사과정, 박영준 연세대학교 컴퓨터과학과 교수가 공동 저자로 참여한 이번 연구(논문명 : Networked SSD: Flash Memory Interconnection Network for High-Bandwidth SSD)는 미국 시카고에서 열리는 컴퓨터 구조 분야 최우수 국제 학술대회인 `55th IEEE/ACM International Symposium on Microarchitecture (MICRO 2022)'에서 오는 10월 발표될 예정이다.

김동준 교수는 "이번 연구는 지금까지는 없던 네트워크 패킷(packet)이 적용된 SSD 시스템 반도체를 세계 최초로 개발했다는 점에서 의의가 있다“며 “SSD의 성능 향상은 인공지능 연구와 빅데이터 분석 기술을 활용하는 다양한 알고리즘 성능 개선에도 이바디할 것으로 보인다ˮ고 말했다.