지난해 인텔이 선보인 옵테인(Optane) 메모리는 SSD 수준의 성능에 하드디스크 용량을 구현해준다는 점에서 주목 받았다. 물론 완전히 SSD의 성능을 제공한다고 보기에는 일부 한계가 있지만 SSHD가 가진 한계는 충분히 극복했다는 점은 인정할 수 있었다. 부품 하나를 추가함으로써 여유로운 용량과 민첩한 성능을 모두 제공하려는 목표를 가진 것이 바로 옵테인 메모리였다.

SSD와 옵테인 메모리는 가려는 노선이 서로 달랐다. SSD는 낸드 플래시 용량을 늘려 속도와 용량을 구현하고 있지만 용량 증설에 따른 가격 상승이 상당하다. 용량대 가격의 비율을 개선하기 위해 현재는 TLC(Triple Level Cell)에서 QLC(Quad Level Cell) 방식의 낸드 플래시를 확대 적용하려는 움직임이 곳곳에서 나타나고 있다. 하나의 셀에 많은 데이터를 담으면 용량은 물론 비용 절감도 어느 정도 구현해 낼 수 있기 때문이다.

옵테인 메모리는 다르다. 자체가 거대한 예비 공간(캐시)으로 사용자가 자주 사용하는 소프트웨어를 학습, 빠르게 실행해 체감 성능을 높이는 방식을 택했다. SSHD와 비슷하지만 가격적 부담으로 인해 캐시 용량을 크게 확보하지 못한 한계를 옵테인은 자체 메모리로 해결하고자 한 것이다.

컴퓨팅 환경은 빠르게 달라지고 있다. 당장 애플리케이션 용량만 해도 그렇다. 게임만 하더라도 과거의 수 GB 용량을 벗어나 수십 GB 이상의 용량이 필요하다. 현재 주력인 240~480GB의 SSD로도 운영체제와 작업에 필요한 주요 애플리케이션, 대작 게임 몇 개만 설치하면 용량이 바닥을 드러낸다. 저장장치를 마구잡이로 늘려가는 것도 한계가 있다. 그런 점에서 옵테인 메모리는 더 많은 가능성을 품었다.

인텔 옵테인 메모리 시리즈 16GB
용 량	16 GB
인터페이스	NVMe / PCI-Express x2, x4 (M.2)
읽기 속도	무작위 최대 19만 IOPS
쓰기 속도	무작위 최대 3만 5000 IOPS
컨트롤러	자체 개발
메모리 타입	3D 크로스포인트(XPOINT)
TBW / 보증일	182.5TB  / 5년
가격	미정
제품 문의	인텔 (http://www.intel.co.kr)

가능성의 원천은 3D 크로스포인트 기술에서부터

이 기술은 인텔이 지난 2015년 공개한 3D 크로스포인트(XPoint) 기술에 근거한다. 휘발성 장치인 RAM(Random Access Memory)과 비휘발성 메모리인 낸드플래시의 중간 성격을 가졌다. 기본적으로 비휘발성(Non-Volatile)이지만 빠른 접근 속도와 메모리 성능을 바탕으로 컴퓨팅 성능을 높일 수 있다는 것이 인텔 측 주장이다.

▲ 메모리를 적층하는 3D 크로스포인트 기술에 기초한 인텔 옵테인 메모리

성능을 쉽게 높일 수 있는 것은 이 메모리가 가진 구조적 특징 때문이다. 메모리 셀과 셀렉터, 스위칭 셀을 계속 수직 적층하면서 만들었다. 이보다 더 늘어날 수 있겠지만 기본적으로 1,280억 개 가량의 고밀도 패킹 메모리 셀이 수직 전도체로 연결되어 있으며, 셀은 각각 1비트 저장이 가능하다. 그러니까 적층형이지만 방식은 SLC(Single Level Cell)라고 볼 수도 있겠다.

이 셀 사이에는 셀럭터와 고속 스위칭 셀이 자리하게 된다. 셀렉터로 보내지는 전압량을 조절해 메모리 셀이 쓰거나 읽는 등의 작업을 할 수 있도록 해준다. 이 구조는 별도의 트랜지스터를 집적할 필요가 없기 때문에 공간 대비 셀 구성을 늘릴 수 있으면서(용량 증가) 상대적으로 비용을 줄일 수 있다. 또한 고속 스위칭 셀은 지연 시간을 극도로 줄이고 셀에 빠르게 접근하는 알고리즘을 통해 타 비휘발성 메모리 기술보다 빠른 상태 전환이 가능하다.

적층된 메모리 셀은 2개의 메모리 레이어에 다이당 128Gb(16GB) 저장을 지원한다. 이것이 옵테인 메모리의 기초라 할 수 있다. 현재 옵테인 메모리는 1다이(16GB)와 2다이(32GB) 두 가지 제품으로 구성되어 있어서다. 인텔은 꾸준히 기술 개발을 통해 집적 용량을 늘려 나간다는 계획이다.

인텔 옵테인 메모리 기술을 활용하려면 2가지 준비물이 필요하다. 하나는 7세대 이상의 코어 프로세서와 200 시리즈 이상 칩셋이 탑재된 메인보드다. 그러니까 옵테인 메모리를 쓰려면 7, 8세대 코어 프로세서인 카비레이크와 커피레이크 프로세서가 있어야 하고, 이와 호흡을 맞추는 인텔 200/300 시리즈 칩셋 메인보드를 가지고 있어야 된다. 그리고 M.2 슬롯도 준비되어 있어야 가능하다.

성능 측정

인텔 옵테인 메모리의 성능에 대해서 확인해 볼 차례. 이를 위해 SSD와 하드디스크를 준비했다. 참고로 옵테인은 스스로 저장장치의 역할을 하지 못하고 각 저장장치와 결합되는 형태를 취한다. 하드디스크에 캐시 역할을 하는 낸드 플래시를 탑재한 SSHD와 구조상 비슷하다고 볼 수 있다. 하지만 다른 점이 있다면 SATA 인터페이스 외에도 옵테인 자체가 M.2 인터페이스를 쓴다는 것이다.

<테스트 사양>
- CPU : 인텔 코어 i7 8700K
- 메인보드 : 에이수스 ROG 스트릭스 Z370-G 게이밍
- RAM : 지스킬 트라이던트Z DDR4-3200 16GB (8GB x 2)
- 저장장치 : WD
- 그래픽카드 : 조텍 엔비디아 지포스 GTX 1070 AMP 익스트림
- 파워서플라이 : 650W
- 운영체제 : 윈도10 프로 64비트
- 드라이버 : 지포스 398.82 게임 레디 드라이버

Crystal Disk Mark / 무작위 읽기 테스트

먼저 가장 많이 다뤄지는 4K 데이터 무작위 읽기 테스트를 진행했다. 테스트에는 Crystal Disk Mark가 쓰였다. 해당 테스트는 순차 읽기/쓰기보다는 저용량 파일을 지속적으로 불러오는 것에 대한 성능을 확인해 볼 수 있다. SATA 인터페이스 기반의 저장장치가 M.2 인터페이스 기반인 옵테인 메모리와 어느 정도 수준의 호흡을 맞추는지가 중요하다. 우선 일반 1TB 하드디스크는 141.2MB/s, 240GB SSD는 260.9MB/s 상당의 읽기 속도를 기록했다. 이 정도 수준의 4K 무작위 읽기 성능은 여느 장치들과 큰 차이 없는 모습이다.

하드디스크와 옵테인 메모리 조합의 성능은? 테스트 결과 957.3MB/s에 달하는 성능을 기록했다. 이는 일반 하드디스크와 비교하면 약 7배, SSD와 비교하면 약 3배 가량 빠른 것이다. 아무래도 데이터를 처음 거쳐가는 과정에서 하드디스크가 아닌 옵테인 메모리를 지나기 때문에 나온 수치로 보여진다.

Crystal Disk Mark / 무작위 쓰기 테스트

읽기 성능은 분명 인상적이다. 반면 쓰기 성능은 어느 정도일까? 동일한 애플리케이션을 활용해 4K 무작위 쓰기 성능을 측정했다. 흥미롭게도 테스트 결과는 읽기 결과와 달랐다. 하드디스크는 기본 상태에서 91.4MB/s 정도의 성능을 기록했고, SSD는 211MB/s를 기록했다. 역시 일반적인 장치가 내는 속도와 큰 차이가 없다.

하지만 하드디스크와 옵테인 메모리를 조합한 형태에서 무작위 쓰기 성능을 알아보니 약 181.5MB/s를 기록했다. 읽기 성능에 비해 쓰기 속도는 다소 아쉽게 느껴진다. 그러나 자세히 보면 하드디스크보다 약 2배 가까운 성능 향상이 존재한다. SSD와 비교해도 빠르지는 않지만 근소하게 따라 잡는 수준이다. 이 자체만으로 보면 유의미한 성능이라고 봐도 될 듯 하다.

PCMark 8 / 스토리지 점수

마지막으로 벤치마크 애플리케이션 중 하나인 PCMark 8에서 저장장치 항목만 따로 측정한 결과값을 확인해 보자. 측정 결과, 하드디스크와 옵테인 메모리의 조합은 제법 좋은 모습을 보여줬다. 점수로 보면 하드디스크가 2755점, SSD는 5518점으로 가장 빨랐다. 그리고 하드디스크와 옵테인 조합은 5037점으로 SSD에 근접한 성능을 낸다.

차이는 존재하지만 하드디스크와 옵테인 메모리의 조합은 분명한 성능 향상이 있다는 결론에 도달할 수 있다. 특히 학습이 거듭되면서 성능 향상이 분명하게 드러난다는 점은 특징 중 하나라 하겠다. 애매한 용량의 SSD를 추가하는 것보다 옵테인 메모리를 통해 대용량 하드디스크를 효율적으로 사용하는 방법도 고려해 볼 만하다.

‘쓰면 쓸수록’ 존재 가치는 충분해

벤치마크 테스트를 통해 확인해 본 인텔 옵테인 메모리 16GB. 초기에는 하드디스크보다 조금 나은 모습을 보여주곤 했지만 반복적으로 사용 횟수를 늘려갈수록 성능 향상이 눈에 보일 정도다. 초기에는 소프트웨어와 옵테인 메모리가 학습하는 과정이 필요하지만 그 이후에는 자연스레 저장장치를 사용하면 된다. 성능도 사용자가 자주 사용하는 애플리케이션이 존재한다면 뚜렷한 체감이 느껴지는 수준이다. 말 그대로 쓰면 쓸수록 존재 가치를 증명하는 것이 옵테인 메모리의 매력 포인트 중 하나라 하겠다.

선택지는 많을수록 좋다. 옵테인 메모리 또한 그 선택지 중 하나다. 분명한 것은 제품 자체의 목적이다. 이 제품은 하드디스크가 가지고 있는 대용량 저장공간을 바탕으로 빠른 성능을 구현하고자 했다. SSD와 하드디스크의 단점을 상쇄하고 장점을 최대한 부각하고자 한 것이다. 이 부분을 인지한다면 충분히 만족할 만한 솔루션이라 볼 수 있다.