[리뷰] PCIe 4.0으로 완성한 SSD의 정점, 삼성전자 PM1735 PCIe SSD

[IT동아 남시현 기자] 피시아이 익스프레스(PCI Express, 이하 PCIe)는 컴퓨터 그래픽 카드, 저장 장치, 드라이브 호스트, Wi-Fi 및 이더넷 하드웨어 연결을 위한 표준 마더보드(메인보드) 인터페이스로, 2003년 PCIe 1.0버전부터 시작해 2021년 기준 PCIe 4.0까지 상용화됐다. PCIe는 마더보드 및 CPU가 지원하는 버전의 속도와 연결된 장치에 할당된 회선(레인, PCIe Lane) 수에 따라 속도가 결정되며, 연결된 숫자에 따라 1배속부터 16배속까지 분류된다. 지원 속도는 PCIe 4.0 1배속이 초당 1.969GB, 16배속이 초당 31.508GB에 달한다.

컴퓨터에서 활용할 수 있는 PCIe 레인의 회선 수는 CPU가 지원하는 회선 수, 그리고 마더보드의 칩셋이 지원하는 회선 수를 합산하며, 연결할 장치는 컴퓨터가 지원하는 PCIe 레인 수의 총합을 넘길 수 없다. 일반 사용자용 컴퓨터에 3개의 그래픽 카드를 장착하거나, 1개의 그래픽 카드와 3개 이상의 PCIe 4배속 NVMe를 사용할 수 없는 이유다. 따라서 PCIe 기반 저장 장치의 성능을 극한으로 끌어올려야 하는 경우라면 4배속의 NVMe를 여러 개 활용하는 게 아닌, PCIe 레인 수가 더 높은 고속 PCIe SSD를 활용해야 한다.

고성능 SSD의 정점, 삼성전자 PM1735

통상적인 PCIe 4.0 4레인 NVMe SSD는 이론상 최대 7.877GB/s의 속도까지 끌어올릴 수 있으며 상용 제품은 초당 3,000~7,000MB의 읽기 및 쓰기 속도를 낸다. 이 정도만 해도 사무나 웹서핑 용도로는 대단히 빠르며, 게임이나 전문 작가의 영상 편집 등에도 매우 원활하다. 하지만 초당 400MB~1.6GB를 초과하는 영상 RAW 데이터를 동시다발적으로 다룬다거나, 기업 혹은 연구소 수준의 기계 학습 등을 다루는 상황이라면 얘기가 다르다. 이런 조건에서는 장시간 안정성과 속도가 무조건 높은 제품이 이상적이다. 저장장치 속도가 빠를수록 작업 시간도 빨라지고, 그만큼 비용과 효율도 극대화하기 때문이다.

삼성전자 PM1735 NVMe HHHL PCIe 4.0 SSD(이하 삼성전자 PM1735)가 이 조건을 충족하는 제품이다. 삼성전자 PM1735는 삼성전자의 엔터프라이즈 컨트롤러와 V-낸드 기술을 적용한 초고성능 SSD로, PCIe 4.0 규격 8배속을 지원해 전송 속도를 한층 더 끌어올렸다. 읽기 속도는 초당 8,000MB에 달하며, 쓰기 속도 역시 초당 3,800MB의 높은 속도를 자랑한다. 수명은 6.4TB 제품이 35,040TBW(TeraByte Written, 쓰기 가능 용량)인데, 이는 매일 19TB를 5년 동안 사용할 수 있는 양이다. 삼성전자의 M.2형 NVMe인 970 프로를 6.4TB로 환산했을 때의 수명이 약 18,700TBW인데 이 수명의 두 배에 가깝다.

저장 공간은 3.2TB, 6.4TB, 12.8TB로 단일 SSD로는 용량이 매우 크며, 대용량의 D램 메모리를 독립적인 캐시 버퍼로 구성해 외부에서 전력이 차단되더라도 내부 콘덴서에 저장된 전력이 D램에서 낸드 플래시 메모리까지 데이터를 전송해 데이터 손실을 방지한다. 아울러 FIP(Fail-in-Place) 기술이 적용돼 낸드 칩이 오류가 나더라도 SSD가 문제없이 작동하는 것도 장점이다. 내부에 낸드 칩에 문제가 발생해도 오류를 감지하고 원본 데이터를 정상 칩에 재배치해 데이터를 보호한다.

PCIe 4.0 지원하는 인텔 11세대, AMD 2세대 이상 필수

삼성전자 PM1735와 같은 PCIe 4.0 기반 M.2 NVMe인 삼성전자 980 PRO M.2 NVMe를 비교해 성능 차이를 알아보자. 테스트 조건은 PCIe 4.0를 지원하는 인텔 11세대 코어 프로세서 i9-11900K와 에이수스 막시무스 XIII 히어로 마더보드, 지스킬 트라이던트 DDR3 32GB를 조합하고 운영체제는 별도의 M.2 SSD에 설치했다. 삼성전자 PM1735는 그래픽 카드 없이 PCIe 4.0x16 슬롯에 장착했고, 980 PRO는 최상단 1번 M.2 슬롯에 부착한 다음 펌웨어 업데이트를 마쳤다. 테스트는 크리스탈 디스크 마크 8.0.4와 AS SSD 벤치마크 2.0.7, 나래온 더티 테스트 6.0.4를 각각 사용했으며, 쓰기 캐싱은 삼성전자 PM1735는 지원하지 않으며, 980 PRO는 기본 지원하므로 켜진 상태로 진행됐다.

저장장치의 속도를 상대적으로 비교할 수 있는 프로그램, 크리스탈디스크마크 8.0.4 버전을 활용해 삼성전자 PM1735와 980 PRO간의 속도를 비교했다. 삼성전자 PM1735는 순차 동시 읽기 테스트에서 최대 8,422MB/s의 읽기 속도와 4,128MB/s의 쓰기 속도를 보여주었고, 980 PRO 역시 6,682MB/s의 읽기 속도와 4,910MB/s의 쓰기 속도를 기록했다. 단순 비교로 980 PRO의 쓰기 속도가 더 높기 때문에 980 PRO가 더 좋다고 생각될 수 있지만, 두 결과는 어디까지나 읽기 및 쓰기 속도의 지속성을 배제한 최고 속도(Peak)의 결과이므로 980 PRO가 앞선다고 보기 어렵다. 5분~10분 이내 짧은 시간의 작업이라면 980 PRO가 좋겠지만, 그 이상의 작업으로 갈수록 PM1735가 무조건 유리하다.

SSD 성능, 최대치(Peak)가 아닌 평균 속도와 유지력 봐야

그렇다면 장기적인 전송 속도에서는 어떤 차이가 있을까? PM1735는 쓰기 캐싱을 지원하지 않는 제품인 반면, 삼성전자 980 PRO는 쓰기 캐싱이 기본 적용된다. 쓰기 캐싱이란, 저장장치 내부에 준비된 고속 메모리에 데이터를 일시 저장해 속도를 끌어올리는 기능이다.

예를 들어 주기억 장치는 은행 계좌고, 캐시는 지갑이라고 치자. 만약 캐시를 쓰지 않는다면 매번 은행을 방문해 출금한 다음 결제해야 하고, 캐시를 사용하면 지갑에 든 돈으로 바로 결제하면 된다. 캐시를 사용하면 일시적인 쓰기 속도가 빨라진다. 반면에 지갑은 보관 가능한 금액에 한계가 있고, 분실 위험도 있다. 즉, 중간에 전력 공급이 중단될 경우 보관돼있던 데이터가 사라지고, 또 캐시의 한계를 넘어서면 전송 속도가 급격히 하락한다.

데이터의 지속적인 전송 속도를 시험하는 나래온 더티 테스트를 진행한 결과를 보자. 삼성 980 PRO는 캐시 메모리의 성능을 앞세워 빠르게 시작했지만, 캐시가 종료되는 시점부터는 평균 2,087MB/s로 속도가 낮아졌다. 반면 삼성전자 PM1735는 시간이 지나도 3,978MB/s를 유지한다. 앞서 속도 비교에서 삼성전자 980 PRO가 순간적으로 앞서는 경향이 있지만, 결국 고용량의 데이터를 오랜 시간 다룬다면 결국 삼성전자 PM1735의 속도 및 안정성이 압도적이라는 의미다.

압도적인 성능과 내구성, 그에 걸맞은 가격대

삼성전자 PM1735 NVMe HHHL PCIe 4.0 SSD은 2021년 8월 기준 x86 데스크톱 컴퓨터로 다룰 수 있는 SSD중 가장 빠르고, 안정적이며, 고성능인 저장장치다. 일반 사용자용 SSD와는 비교할 수 없을 만큼 높은 내구성과 속도를 갖췄고, 쓰기 캐싱 없이도 초당 4GB에 육박하는 속도를 끊임없이 유지한다. 게다가 전원 공급이 중단되더라도 전송 중이던 데이터를 주기억 장치에 보관하고, 메모리 중 일부가 손상돼도 다른 정상 메모리로 데이터를 옮겨 보호하는 등 기존 SSD에선 볼 수 없는 강력한 데이터 보호 기능도 포함되어있다. 가격만 제외하면 단점을 찾아보기 어렵다.

원래는 산업용 제품이어서 일반 사용자가 구할 방법이 없지만, 리뷰안 SSD를 포함해 삼성전자, 마이크론, 도시바(키옥시아), 웨스턴디지털 등의 저장장치를 판매하는 마이에스에스디(MySSD)가 이 제품을 취급하고 있다. 물론 가격은 3.2TB가 300만 원대, 6.4TB가 590만 원대, 12.8TB가 990만 원대로 일반적인 NVMe M.2 가격에 앞자리가 하나 더 붙는다. 그만큼 가치 있는 데이터를 다루는 직종, 업계라면 충분한 가치를 낼 수 있지 않을까?

글 / IT동아 남시현 (sh@itdonga.com)