03. NAND Problem & Solution

1. 웨어 레벨링 (Wear Leveling)

설명

• 웨어 레벨링은 NAND 플래시 메모리에서 데이터가 특정 블록에 반복적으로 쓰이거나 지워지는 것을 방지하여 플래시 메모리의 수명을 연장하는 기술입니다. 플래시 메모리는 제한된 쓰기 및 지우기 사이클을 가지고 있기 때문에, 특정 블록이 과도하게 마모되는 것을 방지하는 것이 중요합니다.

작동 원리

• 일반 웨어 레벨링: 데이터를 블록 간에 분산시켜, 특정 블록에 집중적으로 쓰이지 않도록 합니다. 예를 들어, 데이터를 쓸 때마다 사용 가능한 블록 중 가장 덜 사용된 블록을 선택하여 데이터를 저장합니다.
• 동적 웨어 레벨링: 읽기 및 쓰기 작업이 수행될 때마다 사용된 블록의 카운터를 유지하고, 가장 적게 사용된 블록에 새로운 데이터를 기록합니다.
• 정적 웨어 레벨링: 사용하지 않는 블록이 없을 때도 데이터를 정기적으로 이동시켜 모든 블록이 고르게 사용되도록 합니다. 이는 사용 중인 데이터도 포함되어 있습니다.

2. 오류 수정 코드 (ECC)

설명

• ECC는 저장된 데이터의 오류를 감지하고 수정하는 데 사용되는 알고리즘입니다. NAND 플래시 메모리에서는 외부 요인(전압 변동, 온도 변화 등)이나 내부 요인(셀의 wear-out)으로 인해 비트 오류가 발생할 수 있습니다.

작동 원리

• 오류 탐지 및 수정: ECC는 데이터를 저장할 때 추가적인 비트를 추가하여 오류를 감지하고 수정할 수 있는 정보를 제공합니다. 예를 들어, Hamming 코드와 같은 단순한 ECC는 단일 비트 오류를 수정할 수 있으며, Reed-Solomon 코드와 같은 고급 ECC는 다중 비트 오류를 수정할 수 있습니다.
• 데이터 읽기 시점의 검증: 데이터가 읽힐 때, ECC는 읽은 데이터를 확인하여 오류가 있는 경우 이를 감지하고 수정합니다.
• 다양한 ECC 수준: NAND 플래시 메모리는 종종 여러 수준의 ECC를 지원합니다. 더 높은 비트 오류율을 처리하기 위해 더 복잡한 ECC 알고리즘이 필요할 수 있습니다.