122TB를 향한 놀라운 행보: 수십 년간의 엔지니어링 성과가 이러한 이정표로 이어지다

1975년 작품 죠스에서, 아미티 섬의 경찰서장 마틴 브로디는 결정적인 순간에 불후의 명언을 남깁니다. 그는 자기 팀이 사냥 중인 식인 상어를 방금 처음으로 가까이에서 보고 공포에 질린 순간에, 자기 장비가 그 일에 완전히 미비하다고 캡틴 샘 퀸트에게 알립니다.

인공 지능 붐이 일어난 지 2년, 기술 업계는 나름대로 죠스와 같은 순간을 맞고 있습니다. AI는, 알고 보니, 대량의 데이터를 사용합니다.

FutureTech에 따르면, 2021년 AI 모델 훈련 세트의 중간값 크기는 420억 데이터 포인트였습니다. 2022년에는 1,050억으로 두 배 이상 증가했습니다. 이후 저 숫자는 또 다른 해에 6배 이상 증가하여, 2023년에는 중간값 AI 훈련 데이터 세트가 7,500억 데이터 포인트로 증가했습니다.

한 가지 해결책은 문제에 대비해 스토리지 장치를 늘리는 것입니다. 오늘날 하드 드라이브는 최대 24테라바이트(TB) 용량으로 널리 공급되고 있습니다. 최신 모델을 훈련하기 위해 추가로 10페타바이트(PB)의 스토리지가 필요한 경우, 417개만 더 추가하세요!

이러한 접근 방식의 문제점은 당연히 417개의 하드 드라이브가 많은 전력과 랙 공간을 소비한다는 점입니다. 그렇게 많은 드라이브를 냉각하고 고장이 나서 교체하는 데 따르는 추가 작업은 말할 것도 없습니다.

다른 해결책: 더 큰 보트. Solidigm은 최근 자사의 최대 용량 SSD인 D5-P5336이 ‘25년 1분기에 122.88TB 용량으로 출시된다고 발표했습니다. 이는 앞서 언급한 하드 드라이브 공간의 5배가 넘습니다. 10PB를 저장하는 데 단 84개가 필요하겠죠.

122.88TB는 저장 공간이 얼마나 될까요? 어림잡아 1990년대에 극장에서 개봉된 모든 영화를 4K 화질 판본으로 2.6회나 저장할 정도로 충분한 공간입니다. 혹은 비틀즈의 모든 곡목 내용을 14만 4천여 회나 저장할 정도로 충분한 공간입니다. 혹은 윌리엄 셰익스피어의 전집을 1,700만여 회나 저장할 정도로 충분한 공간입니다. 모두 카드 덱 크기 정도에 들어갑니다.

이러한 밀도는 우연히 생기지 않습니다. 그 길을 닦은 몇 가지 주요 기술 혁신을 검토해 보겠습니다.

QLC NAND의 개척자들

Solidigm이 어떻게 그러한 대용량 SSD에 대한 역량을 키웠는지 이해하기 위해, 잠시 2018년으로 돌아가 보겠습니다. 그 당시 Intel이 QLC, 즉 쿼드 레벨 셀 NAND 기반의 세계 최초 스토리지 장치인 SSD 660p를 출시했습니다. Solidigm은 Intel의 스토리지 그룹이 2021년에 SK하이닉스로 매각되면서 등장했고, 이 QLC 기술을 계속 구축했습니다.

QLC는 NAND 셀당 4비트의 정보를 저장하는 방식으로 작동하는데, 이는 당시뿐 아니라 오늘날에도 널리 사용되는 TLC 매체에 비해 33% 증가한 것입니다. 비록 그 첫 제품은 데이터 센터가 아닌 개인용 컴퓨터를 위해 제작되었고, 2TB에 머물렀지만, 점차 고밀도 드라이브를 위한 토대를 마련하였습니다.

오늘날로 넘어가 보겠습니다. Solidigm은 4세대 QLC NAND 기반 SSD를 출하하고 있습니다. 2018년 이후 D5-P4326, D5-P5316은 물론 D5-P5336의 출시 등 기술 혁신 덕분에, 100TB 단일 장치 장벽은 지난 일이 되었습니다. 각 매체 세대는 밀도뿐 아니라 성능, 내구성, 안정성에서도 비약적인 발전을 가져왔습니다.

하드웨어 및 아키텍처 성과

D5-P5336 SSD는 코어에 고밀도 혁신을 구현합니다. 크기는 물론 전력 소비에서도 최소한도 내에서 최고의 스토리지 밀도를 달성하기 위해 모든 설계 측면이 세밀하게 최적화되었습니다. Solidigm의 설계자와 엔지니어가 시중에서 집적도가 가장 높은 SSD를 제작하는 데 수많은 시간을 바쳐서, 스토리지 밀도와 효율성에서 새로운 업계 표준을 설정했습니다.

D5-P5336은 이러한 전례 없는 용량 증대를 수차례의 획기적인 혁신을 거쳐 달성합니다.

매체 대역폭 확장: 대부분의 SSD 납품업체가 SoC 측에서 버스를 지속적으로 샘플링하고 NAND 측에서 재전송하는 능동 스위치에 의존하여 유휴 상태에서도 전력을 소비하는 반면, Solidigm은 거의 제로 전력을 소비하는 수동 스위치인 고속 NAND 버스 멀티플렉서를 설계했습니다. 이러한 기술 진보는 D5-P5336이, SSD 밀도와 NAND 구성 요소의 수가 증가함에 따라 매우 중요한 에너지 효율을 극대화하도록 합니다.

NAND 및 기판 설계: 당사는 업계 통찰력을 발휘하여 122TB SSD에 대단히 중요한 혁신인 고밀도 U.2 SSD 설계를 위한 접이식 인쇄 회로 기판(PCB)을 출시하게 되었습니다. 이러한 설계는 메모리, 컨트롤러, 기타 기판 구성 요소와 더불어 높은 수의 NAND 사이트에 적합합니다. 업계 최소형 NAND 패키지를 갖춘 Solidigm은 기판당 더 많은 패키지를 집적할 수 있습니다. 더 미세한 볼 피치를 전환함으로써, 컨트롤러 크기를 23x23mm에서 19x19mm로 줄였습니다. 아울러, 폴리머 탄탈룸 커패시터보다 더 작은 공간을 차지하는 알루미늄 전해 커패시터를 사용하여 전력 손실 보호를 위한 공간 요구 사항을 대폭 최소화했습니다.

전력 적응성: 표준 25W 외에, Solidigm D5-P5536 시리즈 SSD는 저전력 모드도 지원합니다. NAND 구성 요소 사용을 분산시키기 위한 첨단 알고리즘 덕분에, D5-P5336 122TB는 높은 전력 효율성으로 뛰어난 성능을 제공합니다. 이는 고객이 자체 스토리지 시스템 요구 사항에 맞게 전력과 성능을 조정하고 컴퓨팅, 네트워킹, 스토리지 리소스 전반에 걸쳐 전력 예산을 효과적으로 할당하도록 해 줍니다. 

AI의 순간을 맞이하며

Solidigm의 122.88TB SSD는 매우 시의적절한 때에 출시되었습니다.

AI 콘텐츠 수요는 훈련과 추론 측면 모두에서 폭발적으로 증가하고 있습니다. 더욱 강력하고 정교한 모델을 향한 경쟁에서, 개발자들은 AI 클러스터에 점차 거대한 데이터 세트를 주입하고 있습니다. 불과 몇 년 전만 해도, 백만 단위의 매개변수를 갖춘 모델은 인상적이었습니다. 오늘날에는, 매개변수 영역이 수백 조 단위가 훌쩍 넘습니다. 고밀도 QLC는 일반적인 대용 워크로드하에서 마모되는 데 수년이 걸립니다. 초기 추정에 따르면 D5-P5336 122.88TB가 32KB 또는 4KB 랜덤 쓰기를 100% 듀티 사이클로 연중무휴 24시간 실행하더라도 이 드라이브는 5년의 보증 기간 동안 마모되지 않습니다. 이는 드라이브의 보증 기간 동안 무제한 랜덤 쓰기 내구성을 의미합니다. 

배포되는 모델도 그런 공간이 필요합니다. 이미지 및 동영상용 생성형 모델은 텍스트용 모델 규모의 수백 배인 개별 입출력을 처리하는 경우가 많습니다. 그리고 많은 경우에, 그러한 모델은 매주 수천 혹은 심지어 수백만 건의 요청을 처리하고 있습니다. 그러한 모든 데이터를 아카이브 또는 재훈련 목적으로 보존하는 일은 대규모 작업입니다.

그리고 AI가 점차 데이터 센터 외부에 생기고 있습니다. 에지 추론 및 미세 조정은 인프라를 데이터 쪽으로 이동하려는 기업들 사이에서 늘고 있는 관행입니다. 이렇게 하려는 타당한 이유는 지연 및 보안 등 많이 있으며, 스토리지 밀도는 온사이트 서버 및 엔드포인트 디바이스가 훨씬 더 빠듯한 공간 제약이 있는 에지에서 한층 더 중요해집니다.

그러나 이러한 모든 데이터를 저장할 필요성뿐 아니라, 모든 AI 발전에 대한 중심 과제가 있는데, 그것은 바로 에너지 효율성입니다. 초고밀도 SSD가 이러한 문제를 어떻게 완화할 수 있는지에 관해 AI 랜딩 페이지에서 자세히 살펴보세요. 요컨대, 각 드라이브가 더 많이 저장할수록, 구동이 필요한 드라이브 수는 줄어듭니다.