플래시 메모리 - 3. 플래시 메모리의 종류 (3.2 구조에 따른 분류)

3.2 구조에 따른 분류

플래시 메모리는 내부 셀(Cell) 구조에 따라 NAND 플래시와 NOR 플래시로 나뉜다.
이들은 데이터 저장 방식, 성능, 용도에서 큰 차이를 가지며, 각각의 특성에 맞는 분야에서 사용된다.

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3.2.1 NAND 플래시 (SSD, USB, SD 카드 등에서 사용)

① 개요

• 셀(Cell)들이 직렬(Serial)로 연결된 구조를 가짐.
• 대용량 데이터 저장에 적합하며, SSD, USB 메모리, SD 카드 등에서 가장 많이 사용됨.
• 읽기/쓰기 성능이 뛰어나며, 대량 데이터 처리 및 순차적 저장에 유리.
• 하지만 랜덤 접근 속도는 NOR 플래시보다 느림.

② NAND 플래시 구조

• 블록(Block) 단위 저장 및 삭제 방식을 사용함.
• 하나의 블록에는 수십~수백 개의 페이지(Page)가 포함됨.
• 쓰기(Program)는 페이지 단위, 삭제(Erase)는 블록 단위로 이루어짐.

③ 장점

✅ 저장 용량이 크고 가격이 저렴함 → 대용량 데이터 저장에 적합.
✅ 쓰기 및 삭제 속도가 빠름 → 순차적 데이터 저장에 유리.
✅ 전력 소모가 적음 → 모바일 기기, 임베디드 시스템 등에 적합.
✅ 내구성을 향상시키는 기술 적용 가능 (웨어 레벨링, 가비지 컬렉션, TRIM 등).

④ 단점

❌ 랜덤 읽기 속도가 느림 → 부팅 펌웨어와 같은 고속 접근이 필요한 환경에서는 부적합.
❌ 덮어쓰기가 불가능 → 덮어쓰기 시 블록 단위 삭제 후 다시 저장해야 함.
❌ 쓰기 및 삭제 횟수(P/E 사이클)에 제한이 있음 → 수명이 한정됨.

⑤ 사용처

• 소비자용 스토리지: SSD(SATA, NVMe), USB 메모리, SD 카드.
• 스마트폰 및 태블릿: 내부 저장장치(UFS, eMMC).
• 데이터센터 및 서버: 엔터프라이즈 SSD.
• 임베디드 시스템: 자동차 ECU, IoT 디바이스 저장장치.

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3.2.2 NOR 플래시 (펌웨어 저장, 마이크로컨트롤러 등에서 사용)

① 개요

• 셀(Cell)들이 병렬(Parallel)로 연결된 구조를 가짐.
• 랜덤 접근 속도가 빠르기 때문에 부팅용 펌웨어, 마이크로컨트롤러(MCU) 등에서 사용됨.
• 블록 단위가 아니라 바이트(Byte) 단위로 읽고 쓰기 가능하여 빠른 데이터 접근이 필요할 때 유리.
• 하지만 저장 용량이 작고, 비용이 비싸기 때문에 대량 데이터 저장에는 부적합.

② NOR 플래시 구조

• 병렬 연결 구조로 개별 셀(Cell)에 직접 접근 가능.
• 바이트(Byte) 단위 읽기/쓰기 가능 → 메모리 맵 방식으로 CPU에서 직접 실행 가능(XIP, eXecute In Place).
• NAND 플래시와 달리 블록 단위 삭제가 아닌 개별 바이트 수정 가능.

③ 장점

✅ 랜덤 액세스 속도가 빠름 → 부팅 속도가 중요한 시스템에 적합.
✅ 바이트 단위 읽기/쓰기 가능 → 프로그램 코드 저장에 유리.
✅ 데이터 보존력이 우수함 → 장기간 저장이 필요한 환경에 적합.
✅ 쓰기 안정성이 높음 → NAND보다 데이터 신뢰성이 높음.

④ 단점

❌ 저장 용량이 작고 가격이 비쌈 → 대용량 스토리지 용도로는 부적합.
❌ 쓰기/삭제 속도가 느림 → NAND 플래시보다 쓰기 성능이 낮음.
❌ P/E 사이클 제한이 있음 → NAND보다는 높지만, 지속적인 쓰기에는 부담.

⑤ 사용처

• 부팅 펌웨어 저장: BIOS, UEFI, 네트워크 장비 펌웨어.
• 마이크로컨트롤러(MCU): 자동차, IoT 디바이스, 산업용 제어 시스템.
• 임베디드 시스템: 의료기기, 로봇, 통신 장비.
• 코드 저장 장치: XIP(eXecute In Place) 지원되는 시스템.

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3.2.3 NAND 플래시 vs. NOR 플래시 비교

비교 항목	NAND 플래시	NOR 플래시
구조	셀이 직렬(Serial)로 연결됨	셀이 병렬(Parallel)로 연결됨
읽기 방식	페이지(Page) 단위 읽기	바이트(Byte) 단위 읽기
쓰기 방식	페이지(Page) 단위 쓰기	바이트(Byte) 단위 쓰기
삭제 방식	블록(Block) 단위 삭제	바이트(Byte) 단위 삭제
속도 특성	순차 읽기/쓰기 속도가 빠름	랜덤 액세스 속도가 빠름
내구성(P/E 사이클)	쓰기 횟수 제한 (3,000~100,000회)	쓰기 안정성이 상대적으로 높음
저장 용량	대용량 저장 가능	저장 용량이 작음
가격	저렴한 비용으로 대용량 구현	비용이 비싸고 고용량 구현 어려움
사용처	SSD, USB, SD 카드, 스마트폰, 데이터센터	펌웨어 저장, 마이크로컨트롤러, XIP 시스템

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정리

• NAND 플래시는 대용량 저장과 순차 읽기/쓰기 성능이 중요할 때 사용됨 (SSD, USB, SD 카드).
• NOR 플래시는 빠른 랜덤 액세스와 코드 실행이 필요한 경우 사용됨 (펌웨어 저장, MCU, XIP 시스템).
• NAND 플래시는 저렴하고 대용량 구현이 가능하지만, 랜덤 접근 속도가 느리고 덮어쓰기가 불가능.
• NOR 플래시는 빠른 부팅과 안정적인 코드 실행이 가능하지만, 가격이 비싸고 저장 용량이 작음.