- 소모품으로 취급되는 HDD / HDD의 저가와 HDD 업계의 독점화 / 공존하는 SSD(지식리포터 주 1)와 HDD / 플래시 스토리지의 대두 / 미성숙인 SSD와 한계가 신경이 쓰이는 NAND 플래시(지식리포터 주 2) -

스토리지에 한정하지 않고 공업제품은 항상 비용 밸런스를 통해 신뢰성을 유지하고 있다. 바꾸어 말하면 항상 일정한 수준으로 고장나는 리스크를 안고 있다. 스토리지의 대표인 HDD도 예외는 아니다.

HDD는 기계적 충격과 기계적 진동에 약하다. HDD는 수명이 그만큼 길지 않다. 이 두 가지는 PC를 취미로 하거나 PC를 좋아하는 사용자 사이에서는 상식의 일부다. 갑작스런 고장이 HDD에 일어날 가능성이 있는 것은 HDD 메이커도 인정하고 있어 백업을 하는 것(다른 HDD에 데이터의 복사본을 보존하는 것)이 강력하게 추천되는 이유이기도 하다.

HDD의 수명에 관해서 어느 HDD 메이커의 설계자는 `5년이 기준`이라고 학회에서 발표하였다. 가전제품이 7년 정도의 수명을 기준으로 하고 있는 것에 비교하면 상당히 짧다. 한편 PC 업계에서는 `HDD를 소모품`으로서 취급한다.

어느 사용자가 백업을 포함하여 항상 사용하고 있는 HDD는 3대로 메인이 1대, 백업이 2대를 사용하는 사용법이다. 각각 구입 시기는 1년 간격으로 매년 1대씩 HDD를 구입한다. 구입한 HDD는 메인이 되어 지금까지 메인이었던 HDD는 백업 HDD가 된다. 그리고 백업 HDD 중에서 낡은 것을 폐기한다. 이렇게 하면 구입 후 대략 3년에 HDD를 폐기하게 되어 이 사이클을 매년 반복한다.

이러한 소모품 취급 방법은 HDD의 가격이 싸기 때문이기도 하다. 수 천 엔으로 수백 G바이트의 용량을 확보할 수 있다면 1년에 새로운 HDD를 1대씩 구입해도 가격은 비싸지 않다.

HDD 가격 저하는 HDD 사업의 이익폭이 낮은 것을 의미한다. 이익을 확보하기 위해서는 생산 규모의 확대에 의한 스케일 메리트를 얻어야만 한다. 2000년 이후 HDD 업계는 박리다매의 골조로부터 빠져 나가지 못하고 사업 매수의 반복에 의해서 규모를 확대하여 기업수를 줄여 왔다. 주된 사업 매수와 기업 매수를 들면 2001년에 Maxtor가 Quantum의 HDD 사업을 매수하였고 2002년에 히타치(Hitachi) 제작소가 IBM의 HDD 사업을 매수하였다. HDD를 처음으로 개발한 기업이며 HDD의 역사라고도 할 수 있는 IBM의 HDD 사업이 매수된 것은 IT 업계의 큰 주목을 끌었다.

1980년대에는 100개사를 넘은 HDD 메이커였지만 2005년 초 시점에서는 주요한 HDD 메이커는 7개사로 감소하고 있었다. Western Digital, Maxtor, Seagate Technology, 히타치 글로벌 스토리지 테크놀로지스(HGST), 도시바(Toshiba), 후지쯔(Fujitsu), Samsung Electronics이다.

그 후에도 매수는 멈추지 않고 HDD 업계는 분명하게 독점화를 향하고 있었다. 2006년에는 Seagate가 Maxtor를 매수했다(매수 합의는 2005년 12월). 2009년에는 후지쯔가 HDD 사업을 도시바에 양도했다. 이것으로 HDD 메이커는 5개사로 감소하였다. 그리고 2011년에는 Western Digital이 HGST를 매수하는 것에 합의하고 Seagate가 Samsung의 HDD 사업을 매수하는 것에 합의하였다. 2012년 6월 시점에서는 모든 매수 안건도 완료하고 있어 주요한 HDD 메이커는 불과 3개사로 감소하였다.

박리다매에 집중하던 HDD 업계를 다소나마 위안이 되었다고 할 수 있는 것이 2011년 9월 전후 맹위를 떨친 태국의 대홍수이다. 직접 큰 피해를 받은 것은 Western Digital의 HDD 조립 공장과 HDD 부재 메이커 각사의 생산 공장이었다. Western Digital의 HDD 생산은 한때 완전히 정지되어 유통 재고를 무너뜨리는 것으로 판매가 유지되었다. 이 결과 시판의 HDD 가격은 급상승하였다.

HDD 가격의 급상승에 의해 HDD 사업의 총이익율은 단번에 상승하였다. 태국 홍수의 피해가 컸던 Western Digital은 제외하고도 태국 홍수가 간접적인 피해(부재 조달)로 끝난 Seagate는 2012년에 이익을 큰 폭으로 증가하였다. 단지 HDD 가격이 10배라고 하는 폭등을 일으킨 것이 아니고, 2배~3배의 가격상승에 머물렀으므로 오히려 건전한 이익을 낼 수 있게 되었다고도 말할 수 있다. HDD와 같은 정보 인프라에 상당하는 사업은 계속적인 연구 개발 투자를 하여도 이익을 낼 수 있는 것이 바람직하다. 태국 홍수는 불행한 사건이었지만 HDD 가격의 상승 그 자체(현재의 가격 수준)는 적정하다고 판단된다.

2000년대 후반 스토리지 업계는 플래시 스토리지(NAND형 플래시 메모리를 사용한 스토리지)가 크게 대두했던 시기이기도 했다. NAND형 플래시 메모리의 가격(기억용량 당의 가격)이 시간 경과와 함께 급속히 저하한 것에 의해 플래시 스토리지의 적용 영역은 크게 확대되었다.

NAND형 플래시 메모리를 내장한 메모리 카드는 당초 디지털카메라나 오디오 플레이어 등의 스토리지로서 견조하게 시장을 확대하고 있었다. 그것이 2000년대 말~2012년에는 박형 노트북이나 스마트폰, 미디어 타블렛 등의 스토리지로서 급격하게 시장을 늘려 간다. HDD와 호환성이 있는 플래시 스토리지 `SSD(Solid State Drive)`가 등장하였기 때문이다.

SSD는 고체 메모리이므로 기계적 충격에 강하다. 즉 낙하에 의한 파손 걱정이 없다. 또한 소비 전력이 낮고 무음이며 모바일 기기에는 최적의 스토리지로 여겨졌다. HDD를 대체될 것으로 기대된 적도 있다.

그러나 NAND형 플래시 메모리에는 HDD와는 상당히 다른 약점이 있다. 최대의 약점은 기억용량 당 가격이 HDD의 5~10배로 높은 점이다. PC의 평균 단가가 세계에서 높은 일본 시장에서는 SSD가 상당히 많이 사용되고 있지만 해외의 PC시장에서는 SSD의 존재감은 별로 없다.

NAND 플래시 메모리에 특유의 약점은 그 밖에도 있다. 입력에 시간이 걸리는 점 외에 입력 회수에 제한이 있다, 같은 물리 주소의 읽기를 반복하면 인접한 물리 주소의 데이터를 읽어낼 수 없게 될 우려가 있다는 문제점을 가지고 있다. 하부조직인 플래시 스토리지에는 이러한 NAND형 플래시 메모리의 약점을 보완하는 연구가 되고 있지만 완전하게 해결할 수 있는 것은 아니다.

이로 인해 최근에는 SSD와 HDD는 역할 분담을 근거로 하여 공존할 것이라는 예측이 스토리지 업계에서는 대세를 차지하고 있다. 스마트폰이나 미디어 타블렛 등의 박형 모바일 기기는 SSD나 플래시 스토리지가 사용된다. 노트북에서는 일부 초박형 기종은 플래시 스토리지가 사용되지만 스토리지의 주류는 HDD로 계속된다.

속도와 용량의 트레이드오프(trade-off)에 의해서 수많은 스토리지 계층을 가지는 데이터 센터에서는 최고속도의 입출력 성능을 요구하는 계층에는 엔터프라이즈용 SSD(입출력 성능과 신뢰성을 높인 SSD)가 사용된다.

SSD를 판매하고 있는 기업은 현재 100개사를 넘는다고 하며 1980년대 HDD 업계를 생각하게 한다. SSD는 아직 미성숙인 제품이며 개량의 여지가 적지 않다. 가장 바람직하는 것은 기억용량 당 가격의 저감이지만 여기는 HDD와의 경쟁이 된다. HDD를 가격으로 판매하는 것은 거의 불가능하다고 볼 수 있으므로 어디까지 접근할지 그리고 신뢰성에서도 개량해야 할 점이 남아 있다.

기억용량 당 비용 저감을 견인하는 것은 NAND형 플래시 메모리 칩 당의 용량 확대이다. 현재 문제점은 NAND형 플래시 메모리의 용량 확대에 한계가 보여 온 것이다. 그리고 향후를 고려하면 NAND형 플래시 메모리의 대체를 노리는 차세대 불휘발성 반도체 메모리가 반도체 업계에서는 연구되고 있다. 아직 기초적인 단계이지만 장래성은 있다고 한다.

(지식리포터 주) SSD
용도나 외관, 설치 방법 등은 하드디스크와 유사하지만 내부적으로 차이가 있는데, SSD는 하드디스크와 달리 자기디스크가 아닌 반도체 메모리를 내장하고 있다. 이러한 특성 덕분에 SSD는 하드디스크보다 빠른 속도로 데이터의 읽기나 쓰기가 가능하다. 그리고 물리적으로 움직이는 부품이 없기 때문에 작동 소음이 없으며 전력소모도 적다. 이런 특성 덕분에 휴대용 컴퓨터에 SSD를 사용하면 배터리 유지시간을 늘릴 수 있다는 이점이 있다.
자기디스크 대신 반도체를 이용해 데이터를 저장하는 것이 특징으로 SSD의 내부 구조는 PC와 연결되는 인터페이스(연결 포트 등)와 데이터 저장용 메모리, 그리고 인터페이스와 메모리 사이의 데이터 교환 작업을 제어하는 컨트롤러(controller) 및 외부 장치와 SSD간의 처리 속도 차이를 줄여주는 버퍼(buffer)메모리로 구성되어 있다. 이 중에 주목해야 할 것이 데이터 저장용 메모리다. SSD 제품에 따라서 저장매체로 일반 램(RAM)을 탑재한 모델과 플래시메모리(flash memory)를 탑재한 모델로 구분된다.
램 기반의 SSD는 매우 압도적인 속도를 발휘하는데, 이를 탑재한 PC는 전원을 켠 후 2~3초 만에 윈도우 운영체제의 부팅을 끝낼 수 있을 정도다. 다만, 램은 전원이 꺼지면 저장 데이터가 모두 사라지기 때문에 PC의 전원을 끈 상태에서도 SSD에 지속적으로 전원을 공급해주는 전용 배터리를 필수적으로 갖춰야 한다. 만약 PC가 꺼진 상태에서 SSD에 연결된 배터리마저 방전된다면 모든 데이터가 지워진다. 이런 단점 때문에 램 기반의 SSD는 그다지 사용되지 않는다.
따라서 일반적인 SSD라고 한다면 플래시메모리 기반의 모델을 지칭한다. 플래시메모리는 전원이 꺼지더라도 기록된 데이터가 보존되기 때문에 기존의 하드디스크와 같은 감각으로 사용이 가능하여 편리하다. 그리고 속도 면에서는 램 기반의 SSD에 비해 느리긴 하지만 하드디스크에 비하면 빠르다. 플래시메모리 기반의 SSD를 장착한 PC는 하드디스크를 장착한 동급 사양의 PC에 비해 최소 2배 이상 빠른 운영체제 부팅 속도나 프로그램 실행 속도를 기대할 수 있다는 것이 2011년 현재의 일반적인 평가다.
(지식리포터 주 2) NAND 플래시
쓰기 작업을 위해서 터널 주입을 사용하고 지우기 위해 터널 릴리즈를 사용한다. NAND 플래시 메모리는 USB 메모리 드라이브로 알려진 USB 인터페이스 저장 장치에서 쓰이고 있다.