미래의 석유라고 하는 ‘데이터’ / 셀 집합 플래시 메모리에 저장 / 기술의 핵심은 저장 용량 증가 / 세계 시장 개척 기업에 응원을

인공지능(AI) 돌풍이 더욱 거세지고 있다. AI 스피커에 날씨를 묻는 수준에서 이제는 휴가계획, 투자계획 심지어 법률자문까지 한다. AI의 작동원리는 간단하다. 엄청난 양의 데이터를 입력하고, AI 알고리즘을 돌린다. 이를 우리는 학습이라 한다. AI 알고리즘은 입력된 데이터를 학습하면서 숨어있는 규칙을 스스로 찾아낸다. 찾아낸 규칙으로 판단하고 예측한다. AI의 수준은 학습에 사용된 데이터의 양과 질로 결정된다. AI는 데이터 위에 핀 꽃이다.

원유집 카이스트 석좌교수 컴퓨터학

최근 삼성전자가 16조원 규모의 메모리 설비를 중국 시안과 평택공장에 증설할 것으로 알려졌다. 플래시 메모리 관련 설비 투자에 집중하기로 한 점이 주목된다. 플래시 메모리는 데이터를 저장하는 핵심 반도체 부품이다. 현재 지구상에서 생산되는 데이터의 약 15%만이 저장되고, 5%만이 사용된다. 나머지 부분까지 저장하고 분석할 수 있다면 어떤 AI가 나올지 두렵기까지 하다. 미래의 석유라고 하는 ‘데이터’를 저장하는 매체가 플래시 메모리다.

플래시 메모리는 그 성질이 종이, 특히 모눈종이와 무척 비슷하다. 플래시 메모리는 셀의 집합이다. 눈종이에 깨알 같은 사각형이 가로세로로 나열돼 있는 것과 같다. 플래시 메모리 셀은 ‘1’로 초기화돼 있다. ‘0’을 쓰는 것은 이 상태에서 ‘셀’에 전자를 밀어 넣는 것이다. 그렇게 되면 셀 값이 0이 된다. 플래시 메모리에 정보를 기록하는 것은 깨끗한 플래시 셀 중에 필요한 곳에 0을 쓰는 것이다.

연필로 기록한 내용을 지우개로 지우듯, 플래시 메모리에도 내용을 기록하고 삭제할 수도 있다. 종이에 글자를 한 자 쓰는 시간보다 그것을 지우개로 지우는 시간이 훨씬 더 걸린다. 플래시 메모리도 동일한 물리적 특성을 갖고 있다. 플래시 메모리 셀의 값을 1로 만드는 시간, 즉, 깨끗이 지우는 시간이 0을 쓰는 시간보다 더 걸린다. 전자를 빼는 시간이 넣는 시간보다 10배 정도 더 걸린다. 공책에 필기한 내용을 지울 때, 한 번에 여러 글자를 지우는 것이 시간이 훨씬 덜 걸린다. 플래시 메모리도 마찬가지다. 지울 때는 한 번에 많은 셀을 지운다. 공책에 쓰기와 지우기를 반복하면 나중에는 종이가 너덜너덜해져서 더 이상 기록도 잘 안 되고 잘 지워지지도 않는다. 플래시 메모리도 마찬가지다. 계속 기록과 삭제를 반복하면 셀의 수명이 다해서 더는 기록이 안 된다. 스마트폰을 오래 사용하면 느려지는 것을 경험하게 되는데, 플래시 메모리에서 데이터를 읽거나 쓰는 시간이 증가하는 것도 그 원인 중 하나로 알려져 있다. 이 때문에 플래시 메모리에서는 오래된 셀에 있는 내용을 가끔 싱싱한 셀로 옮겨 적어야 한다.

플래시 메모리 기술의 핵심은 저장 용량 증가다. 크게 두 가지 방법이 있다. 하나는 모눈의 크기를 줄이는 것이다. 또 하나는 하나의 사각형 안에 기록될 수 있는 글자 종류를 늘리는 것이다. 초기 플래시 메모리에서는 하나의 셀에 두 가지의 숫자, 즉 0 또는 1을 기록했다. 시간이 좀 지나자, 하나의 셀에 두 글자를 쓸 수 있는 기술이 나왔다. 요즘은 셀 하나에 다섯 자릿수를 기록할 수 있는 플래시 소자가 생산되고 있다. 하나의 셀에 기록될 수 있는 글자 종류가 늘어날수록 읽는 것도 기록하는 것도 점점 힘들고 시간이 오래 걸린다. 플래시 메모리 제조사들은 하드웨어, 소프트웨어 기술을 총동원해 모눈종이 ‘모눈’의 크기를 줄이고, 하나의 ‘모눈’에 많은 숫자를 기록하기 위해 혈투를 벌이는 중이다.

플래시 메모리는 4차 산업혁명 시대의 핵심부품이다. 이에 대한 수요는 앞으로 꾸준히 증가할 것이다. 2019년은 플래시 메모리 제조사에는 힘든 한 해였다. 2020년은 나아질 것이라 한다. 세계 플래시 메모리 시장을 갖고 있는 우리 기업에 힘찬 응원의 박수를 보낸다.

원유집 카이스트 석좌교수 컴퓨터학