SSD SLC 캐시란? 처음엔 빠르다가 속도가 떨어지는 이유

SSD로 대용량 파일을 복사하다 보면 처음에는 매우 빠르던 속도가 어느 순간 갑자기 떨어지는 경우가 있습니다. 처음에는 초당 수 GB에 가까운 속도가 나오다가 파일 복사가 계속될수록 속도가 크게 낮아지는 식입니다.

SSD가 고장 난 것처럼 보일 수 있지만 이런 현상은 SSD SLC 캐시와 관련된 경우가 많습니다.

SLC 캐시는 SSD의 쓰기 성능을 높이기 위해 NAND 플래시 일부를 빠르게 사용할 수 있도록 구성한 영역입니다. 특히 TLC나 QLC 기반 SSD의 순간적인 쓰기 성능을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.

SSD SLC 캐시란?

SSD는 데이터를 NAND 플래시 메모리에 저장합니다.

NAND는 하나의 셀에 몇 비트의 데이터를 저장하느냐에 따라 SLC, MLC, TLC, QLC 등으로 구분할 수 있습니다.

SLC는 한 셀에 1비트를 저장합니다. 구조가 단순해 데이터를 빠르게 기록할 수 있지만 같은 용량을 구성하는 비용이 높습니다.

반면 TLC는 셀당 3비트, QLC는 4비트를 저장해 더 높은 용량을 비교적 효율적으로 구성할 수 있지만 쓰기 과정은 복잡해집니다.

그래서 TLC나 QLC SSD에서는 NAND의 일부를 SLC처럼 동작하도록 사용해 빠른 쓰기 공간을 만드는 방식을 활용합니다.

이것이 SLC 캐시입니다.

파일 복사 처음에는 왜 빠를까?

파일을 SSD에 저장하면 처음부터 모든 데이터를 TLC나 QLC의 최종 위치에 바로 기록하는 것만은 아닙니다.

일부 데이터는 먼저 빠르게 기록할 수 있는 SLC 캐시 영역에 저장될 수 있습니다.

덕분에 짧은 파일 복사나 일반적인 프로그램 설치에서는 SSD가 높은 쓰기 성능을 보여줄 수 있습니다.

사용자가 작업을 하지 않는 동안 SSD 컨트롤러는 캐시에 저장된 데이터를 실제 저장 영역으로 이동시키는 작업을 수행할 수 있습니다.

따라서 비교적 작은 파일을 사용하는 일상적인 환경에서는 캐시가 있다는 사실을 거의 의식하지 않아도 됩니다.

SSD 속도가 갑자기 떨어지는 이유

문제는 SLC 캐시보다 많은 데이터를 한꺼번에 기록할 때 나타날 수 있습니다.

대용량 파일을 계속 복사하면 캐시 공간이 차게 되고 이후 데이터는 TLC나 QLC NAND의 실제 쓰기 성능에 더 크게 영향을 받게 됩니다.

그래서 파일 복사 그래프가 다음과 같은 모습을 보일 수 있습니다.

빠른 속도 유지 → 특정 시점부터 급격한 속도 저하 → 낮아진 속도로 계속 쓰기

이런 현상만으로 SSD 고장이라고 판단할 필요는 없습니다.

캐시 영역을 모두 사용한 뒤 나타나는 지속 쓰기 성능일 가능성이 있기 때문입니다.

모든 SSD의 SLC 캐시 크기가 같을까?

그렇지 않습니다.

제품에 따라 SLC 캐시를 구성하는 방법과 크기가 다릅니다.

고정된 용량을 캐시로 사용하는 제품도 있고 SSD의 남은 여유 공간에 따라 캐시 크기가 달라지는 동적 SLC 캐시 방식을 사용하는 제품도 있습니다.

동적 캐시 방식에서는 SSD의 빈 공간이 충분할 때 비교적 넓은 캐시를 사용할 수 있지만 저장공간이 많이 차면 사용할 수 있는 캐시 영역도 줄어들 수 있습니다.

같은 SSD라도 사용 상태에 따라 대용량 쓰기 성능이 다르게 느껴질 수 있는 이유 중 하나입니다.

SSD 용량이 거의 차면 속도가 느려질 수 있을까?

가능합니다.

SSD의 여유 공간이 크게 줄어들면 동적 SLC 캐시로 활용할 수 있는 영역이 줄어들 수 있습니다.

또한 SSD 컨트롤러가 데이터를 정리하고 새로운 데이터를 기록할 공간을 확보하는 작업도 필요합니다.

따라서 저장공간이 거의 가득 찬 상태에서 대용량 데이터를 계속 기록하면 새 SSD일 때와 다른 성능을 보일 수 있습니다.

다만 SSD 속도 저하에는 발열이나 백그라운드 작업 등 다른 원인도 있으므로 SLC 캐시 하나만으로 모든 현상을 설명할 수는 없습니다.

벤치마크 최고 속도만 보면 안 되는 이유

SSD 제품에는 최대 순차 쓰기 6,000MB/s처럼 높은 속도가 표시됩니다.

하지만 이 숫자가 수백 GB의 데이터를 처음부터 끝까지 같은 속도로 기록한다는 의미는 아닙니다.

제품의 최대 쓰기 속도와 SLC 캐시가 소진된 이후의 지속 쓰기 속도는 다를 수 있습니다.

특히 대용량 영상 편집이나 백업, 수십~수백 GB 파일을 자주 이동한다면 최대 속도뿐 아니라 장시간 쓰기 테스트 결과를 함께 살펴보는 것이 좋습니다.

DRAM과 SLC 캐시는 같은 기능일까?

둘은 역할이 다릅니다.

앞서 살펴본 SSD의 DRAM은 컨트롤러가 데이터 위치 정보를 빠르게 관리하는 데 도움을 주는 메모리입니다.

반면 SLC 캐시는 실제 데이터를 빠르게 기록하기 위해 NAND 일부를 SLC 방식처럼 활용하는 영역입니다.

따라서 DRAM이 있는 SSD에도 SLC 캐시가 사용될 수 있으며 DRAMless SSD에서도 SLC 캐시를 사용할 수 있습니다.

두 기능을 같은 것으로 생각하면 SSD 사양을 비교할 때 혼동하기 쉽습니다.

SSD SLC 캐시는 ‘순간 속도’와 ‘지속 속도’를 구분해서 봐야 합니다

SSD SLC 캐시는 TLC나 QLC 기반 SSD가 데이터를 빠르게 기록할 수 있도록 NAND 일부를 SLC처럼 활용하는 기술입니다.

덕분에 일반적인 파일 저장이나 프로그램 설치에서는 높은 쓰기 성능을 얻을 수 있습니다.

하지만 대용량 데이터를 계속 기록해 캐시가 소진되면 SSD 본래 NAND의 쓰기 성능이 더 크게 나타나면서 속도가 떨어질 수 있습니다.

따라서 SSD를 비교할 때는 최대 쓰기 속도 → SLC 캐시 → 캐시 소진 후 지속 쓰기 성능 → NAND 종류까지 함께 확인하는 것이 좋습니다.

특히 대용량 파일을 자주 다룬다면 벤치마크의 가장 높은 숫자보다 속도가 얼마나 오래 유지되는지가 더 중요한 기준이 될 수 있습니다.