기존보다 31배 응답시간 줄인 고성능 조립형 SSD 시스템 개발

[아이뉴스24 정종오 기자] 인공지능과 빅데이터 시대에 걸맞은 데이터 센터와 클라우드 서비스를 위한 주요 저장장치가 선보였다.

한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형)은 전기및전자공학부 김동준 교수 연구팀이 고성능 조립형 SSD 시스템 개발을 통해 차세대 SSD의 읽기·쓰기 성능을 비약적으로 높일 뿐만 아니라 SSD 수명연장에도 적용 가능한 SSD 시스템 반도체 구조를 개발했다고 15일 발표했다.

김동준 교수 연구팀은 기존 SSD 설계가 갖는 상호-결합형 구조의 한계를 극복했다. CPU, GPU 등의 비메모리 시스템 반도체 설계에서 주로 활용되는 칩 내부에서 패킷-기반 데이터를 자유롭게 전송하는 온-칩 네트워크(CPU/GPU등의 시스템 반도체 설계에 쓰이는 칩 내부의 요소에 대한 패킷-기반 연결구조) 기술을 바탕으로 했다. SSD 내부에 플래시 메모리 전용 온-칩 네트워크를 구성함으로써 성능을 극대화하는 상호-분리형(de-coupled) 구조를 제안했다.

이를 통해 SSD의 프론트-엔드 설계와 백-엔드 설계의 상호 의존도를 줄여 독립적으로 설계하고 조립 가능한 ‘조립형 SSD’를 개발했다.

SSD를 구동하는 핵심 요소인 플래시 변환 계층의 일부 기능을 하드웨어로 가속해 플래시 메모리가 갖는 한계를 능동적으로 극복할 수 있는 계기를 마련했다.

기존 시스템보다 응답시간을 31배 줄일 수 있었다. SSD 불량 블록 관리기법에도 적용해 약 23%의 SSD 수명을 연장할 수 있다고 연구팀 관계자는 설명했다.

김동준 교수는 “이번 연구는 기존의 SSD가 가지는 구조적 한계를 규명했다는 점과 CPU와 같은 시스템 메모리 반도체 중심의 온-칩 네트워크 기술을 적용해 하드웨어가 능동적으로 필요한 일을 수행할 수 있다는 점에서 의의가 있고 차세대 고성능 SSD 시장에 기여할 것으로 보인다”며 “상호-분리형 구조는 수명연장을 위해서도 능동적으로 동작하는 SSD 구조로써 그 가치가 성능에만 국한되지 않아 다양한 쓰임새를 가진다”고 설명했다.

KAIST 전기및전자공학부 김지호 박사과정이 제1 저자, 전기및전자공학부 정명수 교수가 공동 저자로 참여한 이번 연구(논문명: Decoupled SSD: Rethinking SSD Architecture through Network-based Flash Controllers)는 미국 플로리다주 올랜도에서 열리는 컴퓨터 구조 분야 최우수 국제 학술대회인 `제50회 국제 컴퓨터 구조 심포지엄(50th IEEE/ACM International Symposium on Computer Architecture, ISCA 2023)'에서 6월 19일 발표될 예정이다.