지난 10년 동안 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)는 하드 디스크 드라이브(HDD)에 비해 읽기/쓰기 속도가 빠르고 움직이는 부품이 없기 때문에 많은 컴퓨팅 환경에서 최고의 선택이 되어 왔습니다. 그러나 선택할 수 있는 옵션이 많기 때문에 요구 사항에 적합한 옵션을 찾는 것이 어려울 수 있습니다.

이 글에서는 가장 널리 사용되는 SSD 유형 중 하나인 M.2와 SSD를 마더보드에 연결하는 데 사용할 수 있는 가장 널리 사용되며 가장 빠른 프로토콜인 비휘발성 메모리 익스프레스(NVMe)에 대해 살펴보겠습니다.

M.2와 NVMe라는 용어는 종종 같은 의미로 사용되지만, 실제로는 함께 또는 개별적으로 사용할 수 있는 서로 다른 기술을 나타냅니다. 간단히 말해서 다음과 같습니다.

• NVMe는 고성능, 비휘발성 스토리지 미디어를 위해 특별히 설계된 스토리지 및 전송 프로토콜입니다.
• M.2는 고성능 스토리지를 가능하게 하는 SSD 폼 팩터입니다.

NVMe 인터페이스를 사용하여 연결된 M.2 SSD는 현존하는 가장 빠른 데이터 전송 속도를 제공합니다.

SSD는 플래시 메모리를 사용하여 컴퓨터에 데이터를 저장하는 반도체 기반 스토리지 장치의 일종입니다. 하드 디스크 드라이브(HDD) 및 자석을 사용하여 데이터를 저장하는 플로피 드라이브와 같은 자기 스토리지와 달리 SSD는 데이터를 유지하는 데 전력이 필요하지 않은 비휘발성 스토리지 유형인 NAND 기술을 사용합니다. SSD에서 각 메모리 칩은 각각 메모리 비트가 있는 메모리 셀(페이지 또는 섹터라고도 함)을 포함하는 블록으로 구성됩니다. 하드 드라이브는 플래터와 읽기/쓰기 헤드의 움직임으로 인해 지연 시간과 액세스 시간이 내재된 반면, SSD는 움직이는 부품이 없어 훨씬 빠릅니다.

NVMe(비휘발성 메모리 익스프레스)는 SSD 및 플래시 스토리지에서 사용되는 초당 입/출력(I/O 또는 IOPS)당 시스템 오버헤드를 줄인 데이터 전송 프로토콜입니다. 2023년 International Data Corporation(IDC) 보고서에 따르면(ibm.com 외부 링크), NVMe는 컴퓨터를 하나 이상의 주변 장치에 연결하는 데 표준으로 사용되는 직렬 확장 버스인 PCI Express를 통해 연결된 시스템으로 데이터를 빠르게 전송하도록 설계되었습니다. 이전 버전인 직렬 고급 기술 연결(SATA)과 달리 NVMe는 고성능 비휘발성 스토리지 미디어용으로 제작되어 소비자와 기업 워크로드 모두에 탁월한 선택이 될 수 있습니다.

NVMe는 널리 사용되는 소형 컴퓨터 시스템 인터페이스(SCSI)보다 더 작은 인프라 설치 공간과 더 적은 전력을 사용하여 엔터프라이즈 수준에서 사용할 수 있습니다. NVMe SSD는 드라이버 개선으로 인해 HDD보다 더 나은 응답 시간을 제공할 수 있으며, 병렬 처리 및 폴링이 가능하고 지연 시간을 줄여 CPU 병목 현상을 방지할 수 있습니다.

2011년, 수년 동안 업계 표준으로 사용되던 SATA 및 직렬 연결 SCSI(SAS) 프로토콜의 대안으로 NVMe 스토리지 기술이 도입되었습니다. NVMe는 이전 제품에 비해 스토리지 및 기술이 개선되었을 뿐만 아니라 사물인터넷(IoT), 인공 지능(AI) 및 머신 러닝(ML)을 포함하여 동시에 개발되고 있던 중요한 기술의 개발에 기여했습니다.

주변 장치 구성 요소 상호 연결 익스프레스(PCIe) 버스

NVMe SSD의 가장 중요한 차별화 요소 중 하나는 플래시 스토리지에 액세스하는 방식입니다. 주변 장치 구성 요소 상호 연결 익스프레스(PCIe) 버스를 사용하여 '중간자' 컨트롤러를 제거하여 지연 시간을 크게 줄입니다. 그러나 NVMe는 파이버 채널 및 이더넷과 같은 모든 유형의 '패브릭' 상호 연결과 이더넷, iWarp, RoCEv2, iSER 및 NVMe-TCP 내에서도 실행할 수 있습니다.

PCIe Gen4는 최신 PCI Express 사양이며, 데이터 전송 속도는 Gen3의 두 배입니다. Gen3 PCIe의 전송 속도는 PCIe 레인당 초당 8GT/s(GT/s)인 반면, Gen4의 전송 속도는 16GT/s 또는 PCIe 레인당 2GB/s입니다.

병렬 명령 대기열

단일 명령 대기열만 배포할 수 있는 SCSI 프로토콜을 사용하는 드라이브와 달리 NVMe SSD는 한 번에 수만 개의 병렬 명령 대기열을 실행할 수 있습니다. NVMe SSD의 경우 연결 방법은 프로토콜과 무관합니다. 예를 들어 NVMe PCIe 커넥터는 NVMe 프로토콜을 실행하는 PCIe 링크를 통해 단일 드라이브에 액세스할 수 있습니다.

M.2 드라이브(또는 차세대 폼 팩터(NGFF) 드라이브)는 M.2 인터페이스를 통해 컴퓨터의 마더보드에 연결되는 일종의 SSD입니다. M.2 드라이브는 다른 종류의 SSD에 비해 전력 효율성이 매우 뛰어나고 공간을 덜 차지합니다. 또한 연결하는 데 어떤 종류의 케이블도 필요하지 않으며 널리 사용되는 2.5인치 SSD보다 더 작고 빠릅니다.

상대적으로 작은 크기에도 불구하고 M.2 드라이브는 여전히 동급 드라이브와 동일한 데이터(최대 8테라바이트 또는 TB)를 저장하며 일반적으로 더 빠르게 실행됩니다. 설치가 쉽고 M.2 슬롯이 있는 모든 마더보드와 호환됩니다. 마더보드에 M.2 포트가 없더라도 PCIe 슬롯에 맞는 어댑터 카드를 사용하여 M.2 드라이브를 연결할 수 있습니다.

SATA M.2 SSD

SATA 드라이브는 구형 기술과의 호환성으로 인해 점점 더 인기 있는 폼 팩터로 자리잡고 있습니다. NVMe SSD는 여전히 더 많은 대역폭을 제공하지만, 많은 구형 컴퓨터는 NVMe 또는 PCIe 기술을 지원하지 않으므로 M.2 SATA 인터페이스가 최선의 선택입니다.

SATA SSD는 다른 최신 인터페이스보다 느린 초당 6기가바이트(Gbps)의 최대 데이터 전송 속도를 구현할 수 있습니다. 엄밀히 말하면 성능 측면에서 SATA M.2는 시장에서 가장 낮은 등급의 SSD입니다. 그러나 이 기술은 여전히 HDD보다 훨씬 빠르며 대역폭이 3배 또는 4배입니다. 또한 SATA M.2 SSD는 NVME SSD보다 저렴하며 2.5인치 드라이브를 위한 공간이 없는 마더보드의 경우 SATA M.2가 훌륭한 대안이 될 수 있습니다.

M.2 NVMe SSD

NVMe 기술은 높은 대역폭과 빠른 데이터 전송 속도가 특징입니다. 최고 성능의 NVMe 드라이브는 초당 3,000MB/s를 초과하며, 일부 최신 모델은 최대 7,500MB/s에 달할 수 있습니다. NVMe M.2 SSD는 시중에서 가장 빠른 데이터 전송 속도를 제공합니다. NVMe 기술의 또 다른 매력적인 특징은 바로 그 이름에서 알 수 있듯이 '비휘발성 메모리'입니다. 이 사양은 NVMe 디바이스가 데이터를 유지하는 데 전력이 필요하지 않음을 의미합니다.

다른 기술과 달리 NVMe M.2 SSD는 PCIe 소켓을 사용하여 컴퓨터의 CPU에 직접 연결됩니다. 이 기능을 사용하면 상당히 느린 속도로 작동하는 SATA 드라이버와 달리 드라이브의 플래시 메모리가 PCIe를 통해 작동할 수 있습니다. PCIe 버스를 통해 NVMe M.2 SSD 드라이브는 SATA M.2의 3배가 넘는 무려 20Gbps의 전송 속도를 달성할 수 있습니다.

이러한 기술을 처음 접하는 사용자는 NVMe와 M.2 중 어느 것이 더 나은지 궁금해할 수 있지만, 실제로는 비교가 불가합니다. 이들은 서로 다른 기술이며 둘 다 가질 수 있기 때문에 둘 중 하나를 선택할 필요가 없습니다. 스토리지 드라이브를 선택할 때 가장 빠르고 설치하기 쉬운 드라이브 중 하나는 NVMe M.2 SSD입니다.

그러나 드라이브를 구입할 때 속도와 성능 외에도 고려해야 할 많은 요소가 있습니다. 프로세스를 간소화하기 위해 가격, 기술 사양, 스토리지 용량 및 속도라는 네 가지 중요한 요소를 사용하여 가장 인기 있는 기술을 비교해 보았습니다.

• 가격: 최근까지 SATA M.2 SSD는 NVMe M.2에 비해 비교적 저렴했기 때문에 예산에 민감한 사용자들에게 매력적인 옵션이었습니다. 하지만 NVMe M.2의 가격이 매년 하락함에 따라 가격은 예전만큼 중요한 요소가 아닙니다. 이 글을 작성하는 현재, 1TB 또는 2TB의 스토리지 용량을 갖춘 Samsung NVMe 및 Samsung SATA M.2 SSD는 Amazon에서 64달러에서 130달러 사이입니다.
• 기술 사양: 이 부분에서 두 기술의 차이가 두드러지게 드러나기 시작합니다. 일부 구형 장치는 NVMe 기술을 지원하지 않으므로 SATA M.2가 최선의 선택입니다. 또한 NVMe 드라이브를 구매하기 전에 사용자는 시스템의 호환성을 확인하고 여러 장치를 지원하기에 충분한 PCIe 연결이 있는지 확인해야 합니다.
• 스토리지 용량: NVMe 및 SATA M.2 드라이브는 일반적으로 1TB 또는 2TB 옵션으로 제공됩니다. 더 큰 용량을 원하는 사용자는 상당히 높은 가격대의 4TB 및 8TB 모델로 업그레이드할 수 있습니다. 이 글을 쓰는 시점에 NVMe와 SATA의 4TB M.2는 Amazon에서 200~300달러 사이에 판매되고 있으며, 8TB SSD는 400달러에 육박합니다.
• 속도: NVMe M.2 SSD의 고성능, 높은 처리량, 고속 데이터 전송 기능은 시장에서 핵심적인 차별화 요소입니다. NVMe 기술은 PCIe 인터페이스를 활용하여 CPU와 SSD에 직접 연결할 수 있습니다. 이를 통해 지연 시간을 줄이고 시스템 응답성을 개선할 수 있습니다. 그러나 필요에 따라 NVMe M.2 SSD가 제공하는 초고속 속도가 필요하지 않을 수도 있으며, 이 경우 SATA M.2 SSD가 약간 더 저렴한 옵션입니다. NVMe SSD만큼 빠르지는 않지만 SATA 드라이브는 여전히 어떤 HDD보다 훨씬 빠릅니다. 게이머이거나 사무용 애플리케이션을 위해 PC를 사용한다면 SATA M.2 SSD를 사용해도 괜찮습니다.

이제 우리는 NVMe와 M.2가 경쟁 기술이 아니라 실제로 서로를 보완할 수 있는 기술이라는 사실을 확인했습니다. 엔터프라이즈 수준의 비즈니스 요구 사항의 경우 NVMe 사용의 이점은 무시할 수 없습니다. M.2 SSD는 확실히 엔터프라이즈 사용 사례가 많지만 노트북이나 PC를 업그레이드하려는 소비자들 사이에서도 널리 사용되고 있습니다. 다음은 두 기술의 가장 인기 있는 사용 사례입니다.

• 고성능 컴퓨팅: NVMe는 고빈도 금융 거래, AI 및 ML과 같은 까다로운 애플리케이션의 핵심 요구 사항 중 하나인 병렬 처리를 처리하는 데 필요한 속도와 스토리지 용량을 갖추고 있습니다.
• 까다로운 애플리케이션: 실시간 고객 상호 작용과 대용량 데이터에 대한 빠른 액세스를 특징으로 하는 앱은 워크로드 실행을 위해 NVMe 기술에 의존하는 경우가 많습니다. 이러한 예로는 전자 상거래, 개인 금융 및 여러 클라우드 기반 앱이 있습니다.
• 데이터 센터: NVMe M.2 SSD는 데이터 센터가 스토리지 용량을 확장하는 동시에 초고속 속도를 제공하는 데 도움이 됩니다. Enterprise Strategy Group(ESG)의 최근 보고서에 따르면(ibm.com 외부 링크), 기업의 약 4분의 3이 이미 NVMe SSD 스토리지를 사용하고 있거나 내년에 이를 도입할 계획이라고 합니다.
• 비디오 및 그래픽 편집: 많은 비디오 편집자는 NVMe M.2 SSD를 사용하여 스토리지를 확장하면서도 애플리케이션에 필요한 높은 처리 속도를 얻을 수 있습니다. 또한 휴대용 NVMe M.2의 슬림하고 작은 프로필은 이동 중인 편집자를 위한 랩톱, 노트북 및 울트라북과 같은 경량 컴퓨터에 이상적입니다.
• 게임: 많은 열성적인 게이머들은 NVMe M.2 SSD가 제공하는 빠른 로드 속도에 의존하게 되었습니다. 저렴하고 설치가 쉬운 업그레이드를 제공하는 NVMe SSD는 원활한 게임 경험을 제공하고 다양한 다른 애플리케이션의 일상적인 PC 사용을 개선합니다.

M.2 폼 팩터와 결합된 NVMe 기술은 소비자와 기업이 시장에서 가장 빠른 데이터 전송 속도를 달성할 수 있도록 지원합니다. 게임 애호가, 비디오 편집자 및 PC 스토리지 및 전송 기능을 업그레이드하려는 기타 사용자에게 NVMe M.2 SSD는 매력적인 옵션입니다.

엔터프라이즈 수준에서 IBM Storage FlashSystem 5300은 NVMe 기술의 모든 이점과 함께 컴팩트하고 강력한 스토리지를 제공합니다. 5200은 기업이 데이터 스토리지 솔루션에서 더 빠른 속도, 성능 및 확장성을 달성하도록 돕습니다.