KAIST, SSD보다 빠른 차세대 저장장치 만들었다

글자 작게 글자 크게 인쇄하기

국내 연구진이 비휘발성 메모리 익스프레스(NVMe) 콘트롤러 성능을 차세대 메모리 개발에 적합하도록 향상시켰다. 국내외 대학과 연구소에 기술을 무상으로 공개했다.

한국과학기술원(KAIST·총장 신성철)은 정명수 전기 및 전자공학부 교수팀(컴퓨터 아키텍처 및 메모리 시스템 연구실)이 SSD의 데이터 병렬 입출력 처리를 순수 하드웨어(HW)로 구현한 차세대 NVMe 컨트롤러 오픈익스프레스를 개발하는 데 성공했다고 4일 밝혔다.

NVMe는 PCI 익스프레스 인터페이스를 기반으로 한 저장장치 통신 규격이다. SATA 인터페이스 대비 최대 6배 이상 속도를 낼 수 있다.

OpenExpress의주요 하드웨어 IP 코어
<OpenExpress의주요 하드웨어 IP 코어>

빠른 입출력 장치에 특화된 NVMe 인터페이스 기술은 하드디스크(HDD)용으로 설계된 기존 SATA 규격을 대체, SSD에서 제 성능을 발휘하기 위해 개발됐다. 현재 다양한 플래시 기반 저장장치에 적용되고 있다.

전 세계 주요 기업들은 NVMe를 사용하는 데 필요한 NVMe 콘트롤러 관련 지식 재산권(IP) 확보를 위해 막대한 비용을 투자하고 있다. 그러나 해당 IP는 외부에 공개가 되지 않아 대학이나 연구소 등에서 이를 연구목적으로 사용하기에는 어려움이 많다. 소수 벤처기업이 자체 개발한 IP를 일부 제공하지만 한 달에 약 4000만원에 달하는 이용료를 내야 한다. 또 IP 수정을 위한 단일 사용 소스 코드를 받으려면 복사본 당 약 1억원을 지급해야 한다.

연구팀이 개발해 공개한 콘트롤러는 수십 개 이상 하드웨어(HW) 기본 IP, 여러 핵심 NVMe IP 코어로 구성돼 있다. 실제 성능평가를 위해 NVMe HW 콘트롤러를 프로토타입(시제품)으로 제작하기도 했다. 오픈익스프레스에서 제공되는 모든 로직은 높은 주파수에서 동작하도록 설계했다.

OpenExpress, 상변화 메모리를 적용한 Optane SSD의 성능 비교 그래프
<OpenExpress, 상변화 메모리를 적용한 Optane SSD의 성능 비교 그래프>

오프익스프레스를 이용해 개발한 FPGA 스토리지 카드 시제품은 초당 최대 7기가바이트(GB)의 대역폭을 지원한다. 초고속 차세대 메모리 등 연구에 적합하다. 다양한 스토리지 서버 작업 부하를 비교한 테스트에서도 인텔의 새로운 고성능 저장장치인 옵테인 SSD보다 76% 높은 대역폭, 68% 낮은 입출력 지연시간을 보였다. 실리콘 장치 합성을 하면 더 높은 성능을 도출할 수 있을 것으로 예상된다.

비영리를 목적으로 하는 대학 및 연구소라면 오픈익스프레스 공개 소스 규약 내에서 자유롭게 사용할 수 있고, 수정사용도 가능하다.

정명수 KAIST 전기 및 전자공학부 교수
<정명수 KAIST 전기 및 전자공학부 교수>

정명수 교수는 “기존 SSD 기술을 이끄는 몇몇 세계 최고 기업들만이 갖고 있던 콘트롤러를 이제는 대학과 연구소에서도 무상 사용 가능하다”며 “초고속 차세대 메모리 등 저장장치 시스템 연구를 위한 초석을 다졌다는 점에서 의미가 있다■ 고 강조했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com