저장장치 시장의 환경변화와 SSD의 성장전망 27 저장장치 시장의 환경변화와 SSD의 성장전망 목 I. 저장장치 시장의 변화 II. SSD의 시장규모 및 성장 가능성 차 III. SSD의 시장환경 IV. 전망 및 대응방향 Ⅰ. 저장장치 시장의 변화 저장장치는 디지털 데이터를 저장하는 하드웨어적 도구 정보가 디지털화 됨에 따라 아날로그 시대의 정보저장 매체인 종이(책), 필름 등을 대체 - 문자, 소리, 동영상 등 광범위한 정보가 디지털화되면서 컴퓨터 서버 뿐만 아 니라 카메라, 통신기기, TV, 오디오기기(MP3) 등으로 적용가능성 증대 대량의 정보를 소형의 장치에 담을 수 있다는 점에서 획기적 장점 - 컴퓨터, 모바일 통신기기 등의 전달체계를 통해 정보의 빠른 확산을 가능하게 하는 기반 통신서비스의 고도화로 소형, 대용량, 고속의 저장장치에 대한 니즈가 증가 - 3G보다 속도가 3~5배 빠른 4G 통신서비스가 개시되면서 영화 등 대용량 정 보 유통이 더욱 크게 증가할 전망 1) - 모바일 환경은 휴대가 용이한 방향으로 대용량 저장장치의 소형화를 요구 * 본고는 산은경제연구소 이장은 선임연구원이 집필하였으며, 본고의 내용은 집필자의 견해로 당행의 공식 입장이 아님 1) 4G 통신망 중 Wibro는 KT 주도하에 2006년 6월 상용화, 2011년 3월 전국망이 구축되었으나 가입자 는 단말기 부족 등으로 51만명에 불과 (2011.5월말 현재) LTE는 SKT와 LGU+가 2011년 7월 1일부터 상용화 개시, 9~10월 전용단말기 보급 예정이며, KT는 11월말 상용화 예정 대용량 동영상 파일의 빠른 송수신에 대한 니즈가 증가하면서 2012년경부터 통신서비스 시장에서 4G의 주도권이 강화될 전망
28 산업이슈 HDD와 SSD가 경쟁 중 HDD(Hard Disk Drive)는 보조기억장치 2) 로서 플래터(platter)라고 하는 자기디 스크를 물리적으로 회전시키며 데이터를 읽거나 저장 - 기계적 방식을 사용하기 때문에 아무리 속도를 증가시켜도 반도체의 처리 속 도를 따라갈 수 없음 자기디스크의 회전속도를 높이거나 PC와 하드디스크를 연결하는 인터페이스 의 데이터 전송 속도를 높여도 물리적인 디스크 회전 속도의 향상에는 한계 - 디스크 회전 속도가 빨라질수록 소음이나 전력 소모량이 증가 HDD SSD 자료: 네이버, 삼성전자 SSD(Solid State Drive/Disk)는 메모리 반도체와 컨트롤러가 조합된 저장장치 - PC와 연결되는 인터페이스(연결포트 등)와 데이터 저장용 메모리, 컨트롤러 (controller) 및 버퍼(buffer) 메모리로 구성 컨트롤러는 인터페이스와 메모리 사이의 데이터 교환 작업을 제어 버퍼메모리는 외부장치와 SSD간의 처리 속도 차이를 줄여주는 역할 2) 주기억장치: ROM, RAM과 같은 저장장치로서 컴퓨터 등에서 영구기억이 불가능하므로 연산을 수행하 기 위해 데이터를 보조기억장치에서 불러내 일시적으로 기억하는 장치 보조기억장치: 하드디스크, USB, CD-ROM 등의 저장장치로 데이터를 영구 보존할 수 있으며 저장용 량이 크지만, 데이터 처리 속도가 느려 보조기억장치에 저장된 상태로는 연산이 곤란
저장장치 시장의 환경변화와 SSD의 성장전망 29 SSD는 하드디스크의 한계를 극복하기 위해 등장 - 자기디스크가 아닌 반도체 메모리를 내장하여 비슷한 사양의 HDD보다 읽기 는 4.2배, 쓰기는 6.4배 빠른 반면 무게는 1/4에 불과 - 물리적으로 움직이는 부품이 없기 때문에 발열과 작동소음이 거의 없으며 전 력소모도 적고, 배터리 유지시간도 연장 내진동성이 40배 높고, 내충격성 역시 9배 높으며, 평균수명은 3배 SSD 동작 시 소비전력과 대기 시 소비전력은 각각 HDD의 1/3, 1/15 수준 에 불과해 친환경적 HDD와 SSD의 주요특성 비교 비교항목 HDD SSD 저장원리 Magnetic Rotating Platters Solid NAND Flash 내진동성 0.5G(22-350Hz) 20G(10~2,000Hz) 내충격성 170G for 0.5ms 1,500G for 0.5ms 동작온도 5 ~55 0 ~70 소 음 0.3dB 없음 고장주기 70만시간 이내 200만시간 이상 자료: 삼성전자 SSD는 주로 NAND Flash 메모리 반도체를 사용 - NAND Flash 기반의 SSD는 HDD에 비해 고속의 랜덤 읽기, 저 전력소모, DRAM 보다 낮은 GB당 가격 등의 장점으로 휴대용 단말기나 노트북 시장에 서 각광 비휘발성이므로 평상시에 정보를 담아두는 HDD의 역할 대체가 가능한 일반 적인 SSD의 형태 플래시 메모리는 SLC(Single Level Cell)와 MLC(Multi Level Cell) 두 가 지 방식 중 저장용량 확보에 유리한 MLC를 주로 사용
30 산업이슈 SLC와 MLC 방식의 비교 비교항목 SLC MLC 저장방식 cell당 1비트 정보 저장 (0 또는 1) 주1) cell당 2비트 이상 정보 저장 (11, 10, 01, 00) 주2) 저장용량 저장용량 적음 큰 저장용량 데이터처리 속도 빠름 느림 수 명 길다 짧다 GB당 가격 상대적으로 비쌈 상대적으로 쌈 주: 1. Capacitor에 전자가 있다(1), 없다(0) 2. Threshold의 전압이 높다(11), 보통이다(10), 낮다(01), 없다(00) DRAM 기반 SSD는 주 저장매체로 휘발성의 DRAM을 사용 - 플래시 기반의 SSD에 비해 고속의 읽기, 쓰기 그리고 내구성 부분에서 장점 - GB당 가격이 높고 휘발성 매체를 사용하기 때문에 신뢰성 확보를 위한 백업 장치가 필요하며, 개인용보다는 24시간 무정전을 기본으로 하는 기업용 시장 을 타겟으로 함 HDD 시장을 SSD가 잠식하고 있는 상황 시장은 점차 SSD에 우호적으로 변화 - 모바일 환경의 확산은 저장용량보다 휴대성 향상에 유리한 저장장치를 요구 SSD는 모바일 PC 시장에서 더욱 빠른 속도로 HDD를 대체하는 추세 - HDD 대비 SSD의 강점인 저전력, 높은 이동성(부피, 무게가 적음), 무소음 등의 특징이 모바일 기기에 적합
저장장치 시장의 환경변화와 SSD의 성장전망 31 <모바일 PC 시장> SSD의 확산 추이 <Desk-Top PC 시장> 자료: Gartner Ⅱ. SSD의 시장규모 및 성장 가능성 SSD 시장은 09년부터 14년까지 연평균 45.1%로 성장 전망 SSD 시장은 11년 28억 달러에서 14년 75억달러 규모로 급성장 전망 세계 SSD 출하량 및 시장규모 전망 자료: IDC - SSD의 가장 큰 난제인 가격문제가 조기에 해결된다면, SSD 시장확대는 예상 보다 빠르게 진행될 수도 있음 소비자들의 심리적인 면을 고려할 때 SSD 가격이 동일 용량 HDD의 2~3 배 수준으로 낮아지면 수요가 폭발적으로 증가할 전망 3)
32 산업이슈 PC용 SSD와 HDD 가격비교 기업용 SSD와 HDD 가격비교 자료: Gartner 글로벌 기업들이 SSD 시장잠재력에 투자 Seagate( 美 ), Western Digital( 美 ) 양사가 HDD 시장의 61.3%를 점유 - 매출규모는 아직 HDD 기업들이 SSD에 비해 월등하나 매출증가 속도는 SSD 기업들이 빠른 편 - SSD 시장에는 삼성전자, Intel, Google 등 IT 분야의 Set, Chip, 플랫폼을 주도하는 회사들이 포진 세계 HDD 업계 순위 (단위: 백만달러) 순위 매출액 시장점유율 증가율 업체명 ( 10) 2009 2010 (2010) ( 10/ 09) 1 Seagate( 美 ) 10,193.0 11,153 32.5% 9.4% 2 Western Digital( 美 ) 8,347.0 9,890 28.8% 18.5% 3 Hitachi( 日 ) 4,810.0 6,019 17.6% 25.1% 4 Toshiba( 日 ) 3,190.0 4,033 11.8% 26.4% 5 삼성전자( 韓 ) 2,494.1 3,199.8 9.3% 28.3% 자료: Gartner 3) 안두수(2009.3), SSD 산업동향, 한국반도체산업협회
저장장치 시장의 환경변화와 SSD의 성장전망 33 세계 SSD 업계 순위 (단위: 백만달러) 순위 매출액 시장점유율 증가율 업체명 ( 10) 2009 2010 (2010) ( 10/ 09) 1 삼성전자( 韓 ) 293.2 421.4 17.5% 43.7% 2 Intel( 美 ) 126.5 332.7 13.8% 163.0% 3 Toshiba( 日 ) 91.4 321.7 13.3% 252.0% 4 STEC( 美 ) 252.1 215.4 8.9% -14.6% 5 Google( 美 ) NA 146.7 6.1% 자료: Gartner HDD의 빅5 기업들이 모두 SSD 시장에 진출하여 미래에 대비하는 양상 - HDD 세계 2위 기업인 Western Digital이 09년에 차세대 저장장치인 SSD 사업 시장진출을 선언한 이후, HDD 시장 상위 5개사가 모두 SSD 사업에 진출 - HDD 기업 중에선 삼성전자가 05년 SSD 제품을 첫 출시한 이래 10년 SSD 시장 점유율 1위 달성 - SSD의 원재료인 낸드플래시에서 삼성전자에 이어 세계 2위인 일본 Toshiba 는 08년 5월 첫 SSD 제품을 출시한 이래 PC용 대용량 SSD에서 강점을 보임 - Hitachi는 Intel과 기술협력을 통해 서버용 및 스토리지용 SSD 공략 SSD는 낸드플래시의 주요 응용분야 중 하나로 성장할 전망 메모리 반도체 시장에서 NAND Flash 메모리의 비중은 금액기준으로 30.5%로 서 DRAM의 58.3%에 비해 크게 열세이나, MLC의 적용에 따라 저장용량기준 출하량은 84.9%에 달함 - 저장장치인 SSD의 확산은 NAND Flash 메모리 시장 확대의 중요 요소 데이터 처리 속도는 DRAM보다 느리나, GB당 가격이 싸서 주기억장치보다 는 SSD 시장이 타겟 - 국내 메모리 반도체 업계의 수익성 향상을 위해서는 SSD 시장 성장이 필요
34 산업이슈 세계 메모리 반도체 시장규모 매출액(백만달러) 출하량(백만GB) 2010 (비중) 2011(e) 2010 (비중) 2011(e) DRAM 39,462.0 58.3% 34,564.0 1,912.3 14.6% 2,903.7 NAND Flash 20,605.0 30.5% 26,333.1 11,105.8 84.9% 20,414.2 NOR Flash 4,259.0 6.3% 4,122.7 55.3 0.4% 58.9 기타 3,316.0 4.9% 2,458.2 4.3 0.1% 4.1 합계 67,642.0 100.0% 68,478.0 13,077.7 100.0% 23,380.9 자료: Gartner SSD는 11년 낸드플래시 수요의 13%를 차지하며, 메모리카드(27%), 휴대폰/스 마트폰(24%)와 함께 주요 시장을 형성할 전망 NAND Flash 수요의 응용처별 비중 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% 4% 6% 8% 11% 13% 12% 13% 4% 17% 8% 30% 22% 21% 17% 24% 14% 13% 18% 17% 14% 12% 12% 37% 37% 37% 32% 27% '07 '08 '09 '10 '11(F) 기타 PC(SSD+Cache) Tablet PC 휴대폰/스마트폰 Consumer USB Flash Drive Flash Card 자료: Gartner
저장장치 시장의 환경변화와 SSD의 성장전망 35 노트북, 태블릿 PC, 기업용 서버 등이 SSD의 주요 수요처 모바일 환경에서 휴대성이 강조되는 노트북, 미니노트북(태블릿PC)이 수요를 주도 - 우수한 성능과 부피, 무게, 이동성 등이 HDD 보다 뛰어나 Apple의 맥북에 어, 인텔의 Ultrabook 등 최상의 성능과 향상된 반응성을 추구하는 프리미엄 노트북에서 채택 - NAND Flash의 추가적인 가격 하락이 보장된다면 물량이 큰 중저가의 보급 형 PC 및 노트북에서도 급속히 사용 확산 예상 - 노트북의 틈새시장으로 각광받는 넷북 및 미니 노트북 시장도 SSD의 안정적 인 수요처 기업 서버용으로도 처리속도가 빠른 SSD를 요구하는 경향 - 기업 내부에 쌓이는 수많은 데이터 중 사용빈도가 높은 데이터들은 SSD가 장 착된 서버나 스토리지에서 처리 빈도수가 보통인 경우는 HDD, 가끔 찾는 데이터들은 테이프 장치를 통해 계층화 - 친환경 고성능 서버 플랫폼 개발을 위해 SSD에 대한 선호가 높아지고 있는 추세 MP3, 디지털 카메라, LCD TV 등의 가전제품들도 정보처리기능을 강화하면서 SSD의 새로운 주요시장으로 빠르게 성장 세계 SSD 용도별 출하량 전망 (단위: 천대) 2010 2011 2012 2013 2014 연평균 성장율 기업용 5,525.3 5,624.1 5,792.9 6,047.7 6,354.3 3.6% 가전제품 58.1 319.8 2,373.1 4,249.8 6,715.8 227.9% Desk Top PC 418.1 853.9 1,743.8 2,729.5 3,364.4 68.4% 노트북 3,849.9 6,271.0 15,677.2 29,769.3 41,049.4 80.7% 미니노트북 1,295.3 1,248.0 3,333.4 11,087.2 23,024.2 105.3% 기타 992.0 2,433.1 4,323.3 7,386.8 9,766.9 77.1% 합계 12,138.7 16,749.9 33,243.7 61,270.3 90,275.0 65.1% 자료: IDC
36 산업이슈 Ⅲ. SSD의 시장 환경 1. SSD 확산을 위한 요건 보급의 최대 걸림돌인 가격의 하향 안정화 SSD는 아직 HDD의 수십배에 달하는 고가 - 1.5TB HDD 제품이 12만원대(78.13원/GB)인 반면 64GB SSD는 20만원대 (3,125원/GB)로서 HDD의 40배 SSD 가격하락 요인이 증대되어 HDD에 대한 약점을 해소하는 중 - SSD 가격의 약 80%를 차지하는 NAND Flash 가격이 점점 하락하여 11년 연말에는 32GB MLC가격이 4달러 이하로 예측 NAND Flash 가격은 11년 30% 가격하락이 예상되며, 12년까지 추가적으 로 36% 하락 예상 32MLC NAND Flash 가격추이 자료: DRAMeXchange SSD의 HDD에 대한 가격배수는 점차 축소되는 추세 - PC용 SSD는 13년까지 동일용량 대비 HDD에 비해 10~25배 정도 예상 1TB~2TB HDD는 13년 33달러(1TB 0.03달러/GB, 2TB 0.02달러/GB), 256GB SSD는 85달러(0.33달러/GB) 예상
저장장치 시장의 환경변화와 SSD의 성장전망 37 - 기업용 SSD는 13년까지 동일용량 대비 HDD에 비해 15~30배 정도로 축소 4TB SATA HDD, 2TB SAS HDD 모두 125달러(4TB 0.03달러/GB, 2TB 0.06달러/GB), 300GB 기업용 SSD는 300달러 예상(1달러/GB) - GB당 평균 가격배수(SSD/HDD)는 11년 28배에서 15년 17배로 39.9% 낮 아질 전망 SSD와 HDD의 가격추이와 전망 2010 2011 2012 2013 2014 2015 연평균 성장율 SSD 평균용량 (GB) 71.0 98.2 124.8 155.3 212.0 251.5 28.8% 드라이브당 평균판매가격 ($) 225.76 202.80 156.52 120.32 97.75 90.49-16.7% GB당 가격 ($) 3.18 2.07 1.25 0.77 0.46 0.36-35.3% HDD 평균용량 (GB) 457.6 725.6 1,067.2 1,320.1 1,812.0 2,422.8 39.6% 드라이브당 평균판매가격 ($) 52.65 53.32 52.59 52.93 51.89 51.52-0.4% GB당 가격 ($) 0.12 0.07 0.05 0.04 0.03 0.02-29.3% SSD 대 HDD 가격비율 26.5/1 28.1/1 25.5/1 19.3/1 16.1/1 16.9/1 주 : 모바일, 데스크탑, 기업용 HDD 등 모든 등급의 HDD와 SSD의 가격을 평균하여 비교 자료: Gartner 일정한 가격배수에도 불구하고 SSD 시장형성 속도는 빨라질 가능성이 증대 - 현재의 평균 가격배수가 30배이고 SSD 가격이 연평균 35%, HDD 가격이 연 평균 30% 하락할 때 37년후 가격배수가 2배로 하락 - 그러나, 모바일화의 진전 등 우호적인 시장환경으로 인해 일정한 가격차에도 불구하고 SSD 시장형성 속도는 빨라지는 추세 - 가트너에 따르면 12년 하반기 메인스트림 PC용 SSD는 GB당 1달러 선으로 하락하여 소비자용 SSD도 대중화 돌입 전망 20만원대에서 200GB정도의 충분한 저장용량 장착이 가능하여 프리미엄 모 바일 기기에서 적용될 수 있는 현실적 가능성이 증대 11년 5월 현재 현재 인텔의 160GB X25-M 메인스트림 PC용 SSD는 409 달러에 판매(2.56달러/GB)
38 산업이슈 대용량 SSD 제품의 상용화 1.6TB 용량의 SSD가 개발되었으나 양산 가능한 제품은 256GB 수준, 2TB 상 용화에 성공한 HDD에 비해 1/8에 불과 - 소비자들이 요구하는 Desk Top PC의 용량은 500GB~1TB이 주종을 이루고 있어 SSD의 시장 확대를 위해서는 대용량 제품의 상용화가 시급 갑자기 PC가 동작을 멈추는 Freezing 현상 제거 Freezing은 일시적인 병목현상에서 비롯 - 컨트롤러의 처리 속도가 데이터의 입출력 속도를 따라가지 못해 발생하는 것 으로, PC 속도가 갑자기 느려지다가 일시적으로 동작이 멈추는 현상이 발생 - overwriting이 불가능한 반도체의 특성으로 인해 발생하며 SSD의 디스크 사 용률이 증가함에 따라 쓰기 속도가 감소하는 특성과 관계 최근, 컨트롤러 성능을 개선하고 버퍼메모리를 확장함으로써 이 문제를 해결한 제품이 개발 데이터의 신뢰성 검증 공정기술의 미세화와 멀티레벨셀(MLC)화가 진행될수록 낸드플래시 메모리의 품 질저하 현상 발생 - 04~ 05년에 90nm 공정 기술로 제조되었던 낸드플래시 메모리는 다시쓰기 가능횟수 10만회, 데이터 저장기간 10년 - 30nm 세대의 2bit/cell 제품은 다시쓰기 가능회수가 3천회 이하, 데이터 저 장기간은 약 1년으로 악화 - 3bit/cell 이상의 울트라 멀티 비트 제품 중 일부는 다시쓰기 가능회수가 수백 회에 불과
저장장치 시장의 환경변화와 SSD의 성장전망 39 NAND Flash 메모리의 품질저하 현상 자료: Nikkei Eletronics 다시쓰기 가능횟수와 데이터 저장기간의 제약은 낸드플래시 메모리의 특성 - 컨트롤러 LSI를 사용하여 메모리 셀의 다시쓰기 횟수를 균등화(웨어 레벨링) 하거나 ECC(Error Correction Coding) 처리 등을 하여 SSD 수명을 늘릴 수 있음 2. 모바일화에 따른 우호적 환경의 조성 스마트폰은 처리 속도 면에서 SSD를 선호할 소지 스마트폰의 등장과 함께 휴대폰의 저장장치 장착이 증가 - 현재까지는 스마트폰의 저장장치로는 SSD보다 NAND Flash 메모리를 선호 1,000만 화소 사진 1000장, MP3 노래 200곡, 영화 5편을 저장한다고 할 때 요구되는 총 메모리 용량은 8GB에 불과하여 NAND Flash 메모리로도 충분 SSD는 HDD에 비해 휴대성이 월등하나, 플래시 메모리, 컨트롤러, 기판 등 이 필요하여 NAND Flash를 직접 사용하는 때보다 부피와 무게가 증가
40 산업이슈 - 음성통화 위주의 기존 휴대폰과는 달리 카메라, MP3, 인터넷 등의 기능 추가 로 대용량 자료의 휴대폰 저장 요구 빠른 처리 속도를 추구하는 사용자들을 중심으로 SSD 사용이 증가할 가능성 잠재 - 스마트폰으로 다운로드시 SSD를 사용하면 빠른 속도에 따른 성능 향상을 기대 넷북, 태블릿 PC에서 SSD는 필수 구성요소가 될 전망 기본적인 PC의 기능이 요구되어 고용량 저장장치의 탑재 필수적 모바일 기기의 필수요건인 휴대성 측면에서 SSD는 반드시 필요 - 휴대성 증가를 위해 부피와 무게를 줄여야 하며, 배터리 소모를 최소화하기 위해 저 전력 특성 요구 - SSD 사용시 소음, 발열이 거의 없어 도서관, 지하철 등의 공공장소에서 사용 이 더욱 용이 Ⅳ. 전망 및 대응방향 차세대 스토리지는 SSD를 중심으로 발전해 나갈 전망 미래 저장장치 시장은 HDD를 SSD가 대체하는 방향으로 전개 - HDD 대비 빠른 속도, 저전력, 휴대편이성 등의 경쟁력을 바탕으로 스토리지 시장에서의 SSD의 점유율은 계속 상승할 전망 - 저장장치 업계는 SSD 중심의 시장재편에 중 장기적으로 대비할 필요 12년 하반기 GB당 1달러 수준으로 SSD 가격 하락이 이루어지면 가격경쟁력 확보에 전기가 될 전망 - 기술 발전을 통해 초소형화와 초박형화도 같이 이루어져 기능상 경쟁력 강화 가 동반
저장장치 시장의 환경변화와 SSD의 성장전망 41 모바일 환경의 진전을 겨냥한 판매전략이 필요 성능과 휴대성, 저전력 소비, 배터리 지속시간에 주안점을 주는 소비행태 대응전략 개발 - 휴대폰의 경우 멀티미디어 기능이 확대되더라도 PC수준의 고용량 메모리가 필요하지 않을 전망 - 클라우드 컴퓨팅의 진전으로 주요 파일을 가상서버에 저장할 수 있는 조건 확대 SSD를 활용하여 작은 부피에 속도를 개선시킨 제품을 개발함으로써 시장변화에 대응 SSD의 대용량화와 신뢰성 향상을 선도 대용량화와 신뢰성 향상은 HDD에 대한 품질경쟁력 확보의 핵심요소 안정적인 데이터의 보존과 백업시스템을 지원하여 고객이 믿을 수 있는 스토리 지 장비라는 인식을 심어주고, SSD 수명자체를 늘리는 연구 개발 필요 - SSD 성능개선은 메모리는 물론 컨트롤러의 성능개선 동반을 요구