우리 연구진이 차세대 SSD(반도체 기억소자 사용 저장장치) 성능과 수명을 높이는 시스템 반도체 구조를 세계 최초로 개발했다.
한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 김동준 전기 및 전자공학부 교수팀이 고성능 조립형 SSD 시스템 개발로 이같은 성과를 냈다고 15일 밝혔다.
고성능 SSD는 인공지능(AI) 훈련에 더 많은 데이터가 필요해지면서 중요성이 커지고 있다. 다만 SSD는 고성능일 수록 내부 구성요소가 서로 영향을 끼치는 ‘상호-결합형’ 구조 한계로 성능을 극대화하기 어려웠다.
연구팀은 CPU, GPU 등 칩 내부에서 패킷 기반 데이터를 자유롭게 전송하는 온-칩 네트워크 기술을 바탕으로 SSD 내부에 플래시 메모리 전용 온-칩 네트워크를 구성해 성능을 극대화하는 ‘상호 분리형 구조’를 제안했다. 이로써 ‘조립형 SSD’를 개발했다.
조립형 SSD 시스템 구조는 CPU에 가까운 부분을 ‘프론트-엔드’, 플래시 메모리에 가까운 부분을 ‘백-엔드’로 구분하고, 백-엔드 플래시 컨트롤러 간 데이터 이동이 가능한 플래시 메모리 전용 온-칩 네트워크를 새롭게 구성했다. 성능 감소를 최소화한다.
SSD를 구동하는 핵심 요소인 플래시 변환 계층 일부 기능을 하드웨어(HW)로 가속해 플래시 메모리가 갖는 한계를 극복하는 계기를 마련했다.
기존 시스템 대비 응답시간을 31배 줄일 수 있었고, SSD 불량 블록 관리기법에도 적용해 약 SSD 수명을 23% 연장할 수 있다.
김지호 KAIST 박사과정이 제1저자, 정명수 교수가 공동저자로 참여한 이번 연구는 미국 플로리다주 올랜도에서 열리는 컴퓨터 구조분야 국제 학술대회 ‘국제 컴퓨터 구조 심포지엄(ISCA 2023)’에서 19일 발표될 예정이다.
김동준 교수는 “이번 연구는 CPU 등 시스템 메모리 반도체 중심의 온-칩 네트워크 기술을 적용해 HW가 능동적으로 필요한 일을 수행할 수 있다는 점에서 의의가 있고 차세대 고성능 SSD 시장에 기여할 것으로 보인다”며 “상호-분리형 구조는 가치가 성능에만 국한되지 않아 다양한 쓰임새를 가진다”고 말했다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
