최첨단 휴대전화를 위한 최적의 플래시 메모리 솔루션

스팬션(www.spanstion.com)의 연구에 따르면, 전반적으로 플래시 메모리 칩은 시중에 나와 있는 중저가 휴대전화 가격의 1/5수준 밖에 미치지 못한다. 그러나 최신형 기종에서의 플래시 메모리 칩이 차지하는 비중은 휴대전화 기기의 40%에 이른다.이에 따라 전세계 주요 플래시 메모리 제조업자들은 휴대전화 시장을 타깃으로 고객들의 다양한 요구사항에 부응하기 위해 좀 더 작은 사이즈에 많은 양의 데이터를 저장할 수 있고, 가격도 저렴한 플래시 메모리 칩을 생산하기 위해 지속적으로 제작 기술을 혁신시켜나가는 중이다.휴대전화에 탑재되는 플래시 메모리(Flash memory) 시장 동향휴대전화 탑재 플래시 메모리 시장 동향을 살필 때 가장 먼저 언급되는 사항은 바로 노어형/낸드형 플래시 메모리 칩에 대한 기술적인 논쟁이라 할 수 있겠다. 참고로 플래시 메모리 시장은 각종 디지털 기기 등의 수요가 점차 커지면서 지난 10년간 지속적인 성장을 거듭해왔는데, 여기에는 기존의 노어(NOR) 플래시 메모리에 낸드(NAND) 플래시 메모리가 새로이 가세, 시장을 양분하기 시작한대 힘입은 바가 크다 하겠다. 이에 WSTS(세계반도체협회)는 2010년 전체 플래시 메모리 시장이 250억 달러 정도에 이를 것으로 예상하고 있다.노어형과 낸드형 플래시 메모리는 각각의 기능에서 차이점을 보이는데, 보통 저장 용량, 실행력, 가격, 그리고 안정성의 4가지 속성으로 구별된다. 특히 노어형 플래시 메모리는 지난 수년 동안 휴대전화 시장을 장악해 왔는데, 이는 노어형 플래시 메모리의 우수한 읽기 실행력과 저장 용량의 안정성, 그리고 가격 등이 휴대전화 제조업자들의 요구에 부합되었기 때문이다.반대로, 낸드 플래시 메모리는 노어형 플래시 메모리에 비해 상대적으로 기능이 부족했으며, 따라서 부가적으로 에러 탐지기능(Error Detection Code)과 에러 수정기능(Error Correction Code)을 추가해 기능을 보완해야만 하는 불편함이 있었다. 이런 이유로 낸드형은 MP3P와 디지털카메라를 위한 주변적인 기능을 하는 멀티미디어 저장 애플리케이션을 위해 주로 사용되었다.그러나 이제 휴대전화에 단순히 전화나 문자메시지를 주고받는 기능 외에도 MP3P, 디지털 카메라 등 다양한 멀티미디어 부가 기능까지 첨가되기 시작하면서 이에 걸맞게 휴대전화의 데이터 저장 능력 역시 휴대전화 성능을 좌우할 수 있는 중요한 요소로 등장하기 시작했다.이와 같은 휴대전화 업계의 제품 개발 트렌드로 자연히 휴대전화 시장에도 우수한 저장 용량을 자랑하는 낸드 플래시 메모리가 대두되기 시작했으며, 몇몇 업체들은 낸드형 플래시 메모리의 안정성 문제를 해결하기 위해 낸드형 플래시 메모리와 에러 관리 시스템을 통합하여 병렬식 휴대전화 플랫폼을 개발했다. 그러나 이러한 노력은 시스템 검증과정을 더욱 복잡하게 만들었으며 하드웨어와 소프트웨어 개발비를 증가시키는 결과를 낳게 되었다.따라서 휴대전화 제조업체들은 기존 빠른 속도의 코드 실행은 물론이고, 각종 멀티미디어 콘텐츠를 저장할 수 있는 데이터 저장 성능도 동시에 갖춘 퓨전형 플래시 메모리에 대한 필요성을 절감하기 시작했다. 아래 그림에서 확인할 수 있듯이 하이엔드급 휴대전화 경우 2006년 말부터 4Gb 데이터 용량 및 1Gb 코드 저장성능을 필요로 하는 휴대전화까지 등장하게 됐다.스팬션의 신개념 플래시 메모리 제품 - 오어낸드(ORNAND)노어플래시 메모리 부문 세계 1위 업체인 스팬션은 이러한 시장동향에 맞춰 2006년 1월 새로운 아키텍처의 플래시 메모리 제품인 오어낸드(ORNAND) 플래시 메모리 제품을 정식으로 출시한 바 있다. 특히 스팬션은 국내에 설립된 R&D 센터를 비롯해, 주요 핵심 연구 시설을 통해 제품 개발단계에서부터 주요 휴대전화 제작업체와 긴밀히 협력하여 오어낸드를 설계함으로써 업계 이목을 집중시켰다.오어낸드는 스팬션만이 보유하고 있는 차세대 기술인 미러비트(MirrorBit) 기술을 바탕으로 노어형 플래시 메모리와 낸드형 플래시 메모리의 장점만을 채택하여 개발한 새로운 타입의 플래시 메모리 제품으로 노어형 플래시와 낸드형 플래시의 갭을 이어주는 교량 역할을 하는 솔루션이라 할 수 있다.스팬션의 미러비트 기술은 기본적으로 하나의 셀에 2비트의 데이터를 저장하는 스팬션만의 업계 혁신적인 기술로, 오늘날 수요가 급증하고 있는 멀티미디어 휴대전화가 필요로 하는 플래시 메모리의 요건에 가격 효율적으로 대응할 수 있다. 스팬션은 이처럼 미러비트 기술을 통해 오어낸드의 가격대 성능비를 높였을 뿐만 아니라, 하드웨어적으로 기존의 낸드 인터페이스를 유지하여 고객이 사용하는 데에도 큰 변경 작업 없이 손쉽게 사용할 수 있도록 하였다. 또한 소프트웨어적으로도 동일한 명령어를 사용하여 동작을 수행할 수 있는 등 낸드 플래시 메모리와의 뛰어난 호환성을 갖추고 있다.특히 오어낸드(ORNAND)아키텍처 기반의 차세대 미러비트 제품군은 기존 노어형 및 낸드형 제품들의 장점을 초월, 코드와 데이터 저장 모두에 최적의 솔루션을 고객들에게 제공함으로써 고객사들에게 전통적인 플래시 메모리의 기능에 따른 노어 또는 낸드 방식에 구애 받지 않고 차별화된 새로운 제품들을 개발할 수 있도록 지원하게 될 전망이다.오어낸드(ORNAND)의 제품 사양표 2는 오어낸드와 낸드 플래시 메모리간의 제품 사양을 비교해 놓은 표이다.표 2에서 확인할 수 있듯이, 오어낸드는 데이터가 깨질 염려가 없는 노어 플래시 메모리의 안정성을 그대로 유지함은 물론, 저렴한 가격대 등을 그대로 계승하면서, 성능면에서도 읽기 속도가 매우 빠른 노어 플래시 메모리의 장점을 유지하고 있다. 또한 오어낸드는 멀티미디어 기능이 충분히 동작할 수 있도록 표 3의 여러 멀티미디어 사양을 만족한다.오어낸드의 장점오어낸드 지금까지 살펴본 아키텍처와 기술상의 장점을 통해 휴대전화에 다음과 같은 차별화된 장점을 제공한다.·더욱 빨라진 부팅 : 순수한 코드 셰도잉(shadowing) 시스템에 비해 54% 빠른 부팅 타임·풍부해진 멀티미디어 성능: CD와 같은 품질의 MP3 녹음/재생·디지털 카메라 : 카메라 폰 해상도 5메가 픽셀까지 지원·디지털 비디오 : VGA 해상도 30fps를 넘는 DVD품질의 MPEG4 비디오 녹음재생 및 녹화·향상된 데이터 전송 속도 : 무선 랜 규격 802.11B, USB 2.0 풀 스피드(Full Speed) 업로드 및 다운로드 지원·낮은 전력 소모 : 순수한 코드 셰도잉 시스템에 비해 대기 모드에 있을 때의 전력 절약향상오어낸드 제품 로드맵스팬션은 국내에서도 2006년 1월 중순에 1Gb 오어낸드 출시 간담회를 통해 실제로 휴대전화에서 훌륭하게 동작하는 오어낸드를 성공적으로 시연했다.1Gb 미러비트 오어낸드 플래시를 사용한 이 세트는 데이터 읽기 성능이 한층 향상됐고 빠른 전원 부팅은 물론 동영상, MP3 파일 재생 등에서도 뛰어난 성능을 보여주었다. 아울러 동영상과 정지화상 촬영과 저장 시연을 통해 노어플래시의 약점이던 느린 데이터 저장시간을 보완했음을 입증했다.스팬션은 현재 오어낸드 솔루션을 기존 휴대전화 분야에서 최적의 플래시 메모리 솔루션으로 인정받아온 스팬션의 미러비트 기반 노어 플래시 메모리 제품 및 RAM 제품과 통합시킨 MCP(Multi-Chip Packages) 형태로 제공 중에 있다. 또한 이와 관련하여 일본의 세계적 D램 제조업체인 엘피다와의 제휴, 최상의 MCP 솔루션 제작을 위해 협력 중에 있다.현재 스팬션은 2Gb 미러비트 오어낸드와 512Mb 미러비트 노어 MCP 제품을 본격적으로 대량 양산하고 있으며, 관련하여 하이엔드 모델의 비중이 높은 국내 주요 휴대전화 고객사와의 협력도 활발하게 진행 중에 있다.스팬션의 차세대 기술： 미러비트 쿼드(MirrorBit Quad) 기술또한 스팬션은 미러비트 기술성과를 기반으로 업계 최초로 한 메모리 셀 당 4비트의 데이터를 저장할 수 있는 새로운 아키텍처 미러비트 쿼드 기술을 개발함으로써 플래시 메모리의 대용량화를 구체화 해 가고 있다.미러비트 쿼드 기술은 한 메모리 셀 당 2비트의 데이터를 저장하는 스팬션의 미러비트 기술과 같이 비전도성 질화물(non-conducting nitride) 저장매체 상에서 두 개의 구별된 지점에 전하를 저장함으로써 플로팅 게이트 기술과 비교해 확실한 비용, 품질, 양산상의 이점을 제공해준다. 또한 미러비트 기술이 1개 셀에 2개의 비트를 저장하는데 반해 미러비트 쿼드 기술은 1개 셀에 4개의 비트를 저장하는 것이 가능하며, 또한 향후에 한 셀에 보다 많은 비트의 데이터를 저장 가능한 기술을 확보하고 있다.스팬션은 기존 플로팅 게이트의 낸드형 및 노어형 아키텍처 보다 매우 집적도가 높은 레이아웃을 실현하기 위해서 미러비트 쿼드 아키텍처를 고안해냈다. 미러비트 쿼드 기술은 이를 통해 메모리 셀 당 데이터 저장 성능을 증가시킴으로써 동일한 공정 기술 노드(node) 상에서의 플로팅 게이트 기반 MLC 낸드 플래시 메모리에 비해 비트당 셀 사이즈를 30%까지 줄일 수 있게 됐다.미러비트 기술과 같이 미러비트 쿼드 기술상에서는 동일한 다이(die)상에 효율적으로 로직을 통합하는 것이 가능하다. 이를 통해 복잡한 통합 컨트롤러, 프로세서 및 시스템 레벨의 인터페이스를 제작하는 것이 가능해져 고객들은 한층 더 혁신적인 제품을 개발할 수 있게 될 것이다.스팬션은 특히 단순히 메모리 서브시스템을 제공하는 것이 아닌, ASSP(Application Specific Standard Products)를 제공함으로써, 고객들이 미러비트 기반 솔루션을 채택했을 시에 엔드시스템의 단가, 사이즈 및 복잡성을 감소시키는 것을 가능하게 해줄 것이다.현재 스팬션은 텍사스 오스틴에 소재한 스팬션의 주력 제조 공장 Fab25상에서 65nm, 90nm공정으로 256Mb, 512Mb, 1Gb 및 2Gb 제품을 출시하고 있다. 또한 스팬션은 향후 다양한 인터페이스와 기능을 갖춘 통합 플래시 메모리 솔루션(뒤에 설명할 미러비트 이클립스를 포함)에 미러비트 쿼드 솔루션을 적용하여 휴대전화를 비롯한 다양한 디지털 기기의 메모리 용량이 획기적으로 확대되는 것을 지원해나갈 것이다.스팬션의 신개념 플래시 메모리 아키텍처 - 미러비트 이클립스스팬션은 올 4월 미러비트 쿼드 기술에 더해 최신 휴대전화 및 멀티미디어 휴대기기의 고성능화를 지원하기 위한 혁신적인 차세대 플래시 메모리 아키텍처, ‘미러비트 이클립스(MirrorBit Eclipse)’를 발표했다.스팬션은 지금까지 휴대용 기기 제조업체들이 원가를 절감하고 제품을 보다 빠르게 생산하기 위해 프로그래밍 시간을 단축시킬 수 있도록 지원하는 플래시 메모리 솔루션 개발에 주력해왔다. 이에 스팬션은 미러비트 이클립스 아키텍처를 통해 미러비트 노어, 오어낸드 및 미러비트 쿼드 솔루션을 단일 다이 안에 결합함으로써 획기적인 속도의 코드 실행 및 멀티미디어 콘텐츠에 대한 풍부한 저장 기능을 제조업체들에게 제공할 수 있게 됐다.미러비트 이클립스 아키텍처는 플래시 메모리에 사용되어 왔던 기존 스테이트 머신(state machine)을 대체하는 프로그램이 가능한(programmable) 마이크로컨트롤러를 통합했으며, 자체 테스트 기능(built-in self test) 역시 지원한다.이를 통해 휴대전화 제조업체들은 효율적으로 로직을 통합하는 미러비트 기술의 성능에 힘입어 생산 프로세스가 보다 유연하고 신속해지는 것이 가능해짐으로써 휴대전화를 보다 빠르게 시장에 출시 할 수 있게 된다.휴대전화 제조업체들은 또한 노어 인터페이스에 XIP(execute-in-place) 방식이 적용된 미러비트 이클립스 아키텍처의 이점에 힘입어 시스템에 탑재되는 DRAM의 용량을 줄임으로써 단말기 원가를 기존 솔루션 대비 20%가량 줄이는 것이 가능해졌다.스팬션은 3분기에 미러비트 이클립스의 첫 번째 실리콘을, 그리고 올해 말에 65nm 공정의 미러비트 이클립스 샘플을 출하할 예정이다.또한 스팬션은 향후에도 휴대전화 및 각종 멀티미디어 기기의 발전에 발 빠르게 대응할 수 있는 획기적인 플래시 메모리 솔루션 제품을 지속적으로 선보여 나간다는 전략이다. 아울러 개발 단계에서부터 고객사의 의견을 적극 수렴하여 미러비트 기술 기반 플래시 제품의 기술적 우위를 보다 강화시켜감은 물론 다양한 파트너사와의 협력 역시 확대해감으로써 전체 플래시 메모리 시장에서의 선두 입지를 유지해나갈 계획이다.

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