파두 분기보고서 (2023.09)
2. 주요 제품 및 서비스

클라우드, 빅데이터, AI 기술 도입/확산, 초대형 데이터센터(Hyperscale datacenter)의 시장 주도로 고성능+저전력 데이터 저장장치로서 SSD의 수요는 성장을 가속화하고 있습니다. 당사의 주력 제품은 글로벌 최고 수준 성능의 기업용 PCIe NVMe 기업용 SSD 컨트롤러 솔루션 및 이를 탑재한 기업용 SSD(SSD ODM)로, 메모리 반도체 제조사별 다양한 NAND flash memory 종류와 관계없이 성능, 신뢰성, 전력효율성 등 SSD의 모든 지표에서 최고 성능을 제공합니다. (1) 제품의 종류가. 기업용 SSD 컨트롤러(컨트롤러 솔루션)SSD는 데이터를 저장하는 병렬의 NAND flash memory와 SSD의 두뇌이자 데이터 입출력을 포함한 SSD의 모든 기능을 제어하는 컨트롤러 솔루션이 종합된 제품입니다. NAND memory flash의 데이터 처리 속도의 근본적 한계와 NAND의 수명/내구성 측면의 취약점을 보완하고, 데이터 저장장치로서 SSD 높은 수준의 성능/기능을 달성하기 위해서는 기업용 SSD controller 솔루션(ASIC + Firmware)의 역할이 핵심적입니다.

NAND는 메모리 중에서 비휘발성 데이터 저장매체로서 가격 경쟁력 측면 장점이 존재하나 (DRAM 1GB = $4 vs. NAND 1GB = $0.07), 개별 NAND 레벨에서의 느린 데이터 읽기/쓰기 속도 및 데이터 쓰기 횟수 제한에 따른 수명 및 데이터 저장 내구성 측면의 취약점이 존재합니다. 이와 같이 NAND가 갖고 있는 특성 때문에 데이터센터 고객들이 요구하는 높은 수준의 고성능, 신뢰성, 저전력/저발열 특성을 담보하기 위해서는 SSD 모듈 내 두뇌역할을 하는 SSD 컨트롤러의 역할이 대단히 중요합니다.

즉, 내구성 측면에서 취약할 뿐 아니라 단순히 데이터를 저장하는 역할을 수행하는 NAND를 효율적으로 관리하고 호스트가 요구하는 데이터 읽기/쓰기 작업에 대한 병렬작업 및 scheduling, 데이터의 안전한 보관 및 보안정책 실행, 소비전력 대비 성능 극대화 및 발열 특성 최적화의 측면에서 SSD 컨트롤러는 데이터센터 SSD의 핵심적인 요소입니다.

[표2. SSD 컨트롤러의 주요기능]

주요기능	설명

재사상 (Remapping)	NAND에서 다시 쓰기를 가능하게 하여, NAND의 데이터 저장 최소단위인 개별 셀이 동일한 횟수 동안 사용 가능하게 함

가비지 콜렉션 (Garbage Collection)	조각난 데이터를 하나의 셀로 수집하여 쓰기가능한 새 블록 마련

불량 블록 관리 (Bad Block Management)	불량 블록을 양호한 블록으로 교체함으로써 SSD의 성능 저하 방지

오류 정정 코드 (Error Correction Code)	NAND의 오류 감지 및 수정

플래시 메모리 / 호스트 제어 (Flash Memory / Host control)	여러 버스 및 칩 병렬 연결 / 여러 호스트 명령 병렬 처리 버퍼 관리 : 하나의 다이(die)의 쓰기 속도는 50MB/s 수준인 SSD에 요구되는 데이터 전송속도는 2,000MB/s를 초과함, SSD 컨트롤러의 병렬작업을 통해 가능

버퍼 관리 (Buffer Management)	쓰기 버퍼 및 읽기 캐시를 관리하여 서비스 품질, 지연성능 향상

전력 관리 (Power Management)	모든 기능에 대한 관리를 통해 전력 소비 최소화

(출처: 당사 내부자료)

혁신적 설계의 당사 기업용 SSD 컨트롤러 솔루션 제품은 이미 상용화 완료 단계를 거쳐 글로벌 데이터센터 고객사 및 업계 top-tier 업체들로부터 성능/신뢰성 평가 테스트에서 글로벌 최고 수준임이 입증받았을 뿐 아니라, 2021년 말부터 Global 선도 Hyperscasle Datacenter A社에 제품이 이미 양산 납품되고 있습니다.

[표3. SSD 컨트롤러 주요 제품]

구분	PCIe Gen3 NVMe SSD 컨트롤러	PCIe Gen4 NVMe SSD 컨트롤러	PCIe Gen5 NVMe SSD 컨트롤러

제품
사진	gen3 컨트롤러.jpg gen3 컨트롤러	gen4 컨트롤러.jpg gen4 컨트롤러	gen5 컨트롤러.jpg gen5 컨트롤러

주요사양	- NVMe 1.3a / PCIe 3.0x4
- E1.S, U.2, M.2 formats
- 연속 읽기: 3.5GB/s
- 연속 쓰기: 2.7GB/s
- 임의 읽기: 800 KIOPS
- 임의 쓰기: 100 KIOPS	- NVMe 1.4a / PCIe 4.0x4 / OCP NVMe Cloud SSD Spec 1.0a
- E1.S and U.2 formats
- 연속 읽기: 7.3GB/s
- 연속 쓰기: 4.6GB/s
- 임의 읽기: 1,550 KIOPS
- 임의 쓰기: 185 KIOPS	- NVMe 2.0 / PCIe 5.0x4 (X2 dual port)
- E1.S, E3 and U.2 formats
- 연속 읽기: 14.6GB/s
- 연속 쓰기: 10.4GB/s
- 임의 읽기: 3,480 KIOPS
- 임의 쓰기: 400 KIOPS

(출처: 당사 내부자료)

나. 기업용 SSD 완제품클라우드 데이터센터에서 사용되는 데이터 저장장치는 과거 HDD(Hard Disk Drive)에서 빠른 속도로 SSD(Solid State Drive)로 대체되고 있습니다. 컴퓨팅 시스템에서 CPU와 메모리의 성능은 비약적으로 향상되어 왔으나 오랫동안 대용량 저장 장치로 사용되어 왔던 HDD는 성능 향상에 한계가 있어 전체 시스템 성능을 떨어뜨리는 요인으로 작용하고 있었습니다. HDD는 자기 원판(magnetic platter)에 데이터를 저장하며 자기 원판의 회전과 헤드의 이동으로 데이터에 접근하는 방식입니다. HDD는 이러한 저장 매체의 기계적 특성 때문에 전자적인 매체인 플래시 메모리에 비해 태생적으로 속도가 느릴 수밖에 없었습니다. 이러한 HDD의 한계를 극복하고자 전자적 매체인 낸드플래시 메모리를 사용하는 SSD가 등장하였습니다. SSD에는 다수의 낸드플래시 메모리가 장착되며 컨트롤러에 의해 다수의 메모리에 동시에 병렬적으로 접근할 수 있어 빠른 속도와 넓은 대역폭을 제공할 수 있습니다. 기업용 SSD 완제품은 상기 컨트롤러 뿐만 아니라 Nand Flash Memory, DRAM, PMIC 등 여러 전자부품들이 물리적, 기능적으로 결합되어 기능하는 데이터 저장장치입니다. SSD 완제품을 개발하기 위해서는 PCB Board의 설계부터 SSD에 탑재되는 Firmware 개발에 이르기까지 여러 단계의 개발과정을 거치게 됩니다. 당사는 이러한 개발과정을 독자적으로 수행하여 여러 종류의 기업용 SSD 완제품을 개발 완료하였습니다.

[표4. 기업용 SSD 완제품 주요 제품]

구분	PCIe Gen3 NVMe SSD(Bravo)	PCIe Gen4 NVMe SSD(Delta)	PCIe Gen5 NVMe SSD(Echo)

제품
사진	gen3 bravo.jpg gen3 bravo	gen4 delta.jpg gen4 delta	gen5 echo.jpg gen5 echo

주요사양	- 연속 읽기: 3.5GB/s
- 연속 쓰기: 2.7GB/s
- 임의 읽기: 800 KIOPS
- 임의 쓰기: 100 KIOPS- Active Read : 5W~- Active Write : 7W~	- 연속 읽기: 7.3GB/s
- 연속 쓰기: 4.6GB/s
- 임의 읽기: 1,550 KIOPS
- 임의 쓰기: 185 KIOPS- Active Read : 12W~- Active Write : 13W~	- 연속 읽기: 14.3GB/s
- 연속 쓰기: 10.2GB/s
- 임의 읽기: 3,500 KIOPS
- 임의 쓰기: 400KIOPS- Active Read : 20W~- Active Write : 20W~

(출처: 당사 내부자료)

(2) 제품의 경쟁력 가. 4대 평가지표당사의 SSD controller 및 SSD 완제품은 아래의 업계 성능 평가지표 4대 성능(연속 읽기/쓰기, 임의 읽기/쓰기), 신뢰성, 저발열/저전력에 이르는 전 영역에서 선도업체들의 제품 대비 기술적인 우위를 보유하고 있습니다.

a. 연속 읽기 (sequential read): 큰 데이터를 지속적으로 얼마나 빠르게 읽어오는지에 대한 평가기준으로 초당 얼마나 많은 용량을 읽어서 내보내는지를 평가 (GB/sec)

b. 연속 쓰기 (sequential write): 큰 데이터를 지속적으로 얼마나 빠르게 받아서 저장할 수 있는지 대한 평가 기준으로 초당 얼마나 많은 용량을 받아서 기록하는지를 평가 (GB/sec)

c. 임의 읽기 (random read): 다량의 작은 데이터들을 무작위로 호출하는 workload에 대한 평가 기준으로 4KB 크기 데이터를 초당 몇 개나 내보낼 수 있는지를 평가 (IOPS: Input/output per second)

d. 임의 쓰기 (random write): 다량의 작은 데이터들을 무작위로 저장하는 workload에 대한 평가 기준으로 4KB 크기 데이터를 초당 몇 개나 받아서 기록할 수 있는지를 평가 (IOPS: Input/output per second)

[표5. PCIe NVMe Gen3 제품 비교]

항목	FADU Bravo	경쟁사A	경쟁사B	경쟁사C

연속읽기 성능 (GB/s)	3,500	2,000	2,000	3,000

연속쓰기 성능 (GB/s)	2,700	1,200	1,430	1,400

임의읽기 성능 (K IOPS)	800	245	295	480

임의쓰기 성능 (K IOPS)	100	28	36	47

(출처: 당사 내부자료)

[표6. PCIe NVMe Gen4 제품 비교]

항목	FADU Bravo	경쟁사D	경쟁사B	경쟁사C

연속읽기 성능 (GB/s)	7,300	6,900	6,500	6,500

연속쓰기 성능 (GB/s)	4,600	4,200	3,400	3,500

임의읽기 성능 (K IOPS)	1,550	1,400	700	900

임의쓰기 성능 (K IOPS)	185	170	170	180

(출처: 당사 내부자료)

나. 투입 전력 대비 성능여기에 더하여 최근 중요시되고 있는 것이 전력효율입니다. 급격히 SSD의 성능이 높아짐에 비례하여 소모하는 전력 역시 빠르게 증가하고 있고, 이는 여러가지 부작용을 낳고 있습니다. 먼저 과거 SATA에서는 개당 3W 정도의 전력을 소모하던 제품이 20W 이상을 필요로 하게 되면서 SSD가 32개 투입되는 대용량 스토리지 서버의 경우 SSD가 소모하는 전력만도 600W 이상이 필요하게 되었습니다. 과거 컴퓨터시스템에서 가장 많은 전력을 소모하는 CPU가 Intel Xeon 프로세서 기준으로 205W, GPU가 엔비디아의 V100 기준으로 300W임을 감안하면 이러한 전력 소모는 최근 큰 이슈가 되고 있습니다. 마이크로소프트나 구글, 아마존 같은 대형 클라우드 사업자들의 경우 연간 SSD 구매량만 해도 수백만개 수준으로 알려져 있습니다. 일례로 아마존의 연간SSD 구매용량이 20엑사바이트(EB)를 초과하는데, 이는 주력 용량인 4테라바이트(TB) SSD 기준으로 5백만개를 넘는 막대한 수량이며, 약 3년의 사용연한을 고려하면 현재 아마존의 데이터센터에서는 1천5백만개 이상의 SSD가 구동되고 있는 것으로 추산됩니다. 이는 무려 3억W를 필요로 하는 것으로, 연간 소비량 기준으로 단순한 전력비용만으로도 3천억원 가량의 추가적인 비용이 필요할 것으로 추정됩니다.여기에 더 큰 문제가 되는 것이 발열입니다. SSD의 전력소비량이 과거 대비 7배 증가하게 되면서 과거보다 훨씬 더 많은 열을 발생시키게 되었고 기존의 컴퓨터 시스템에서는 SSD가 발생시키는 열이 미미하여 컴퓨터 시스템 설계 시 큰 고려대상이 아니었으나, 스토리지 서버에서 이제는 SSD가 CPU나 GPU만큼의 발열을 발생시키는 부품이 되었으며, 이는 시스템의 안정성과 성능에 큰 위협이 되고 있습니다. 실제로 최근의 SSD를 보면 아래 그림에서 볼 수 있는 바와 같이 매우 큰 방열판이 부착되고 있습니다.

당사의 SSD controller 및 SSD는 4대 성능 및 신뢰성 등 제품의 실제 구동 성능에서 명확하게 격차를 보이고 있을 뿐 아니라, 아래 표에서 볼 수 있듯이 특히 전력효율에 있어서는 2배 이상 우수한 결과를 실현하였습니다.

[표7. PCIe NVMe Gen3 제품별 전력효율 비교]

항목	FADU Bravo	경쟁사A	경쟁사B	경쟁사C

전력소모량 (W)	6	7	8.25	7

전력효율 (K IOPS/W)	133	35	35.8	60

(출처: 당사 내부자료)

[표8. PCIe NVMe Gen4 제품별 전력효율 비교]

항목	FADU Delta	경쟁사D	경쟁사B	경쟁사C

전력소모량 (W)	13	19	18	13

전력효율 (K IOPS/W)	119	53	36	69

(출처: 당사 내부자료)

(3) 주요 제품별 매출비중당사의 주요 제품별 매출액 및 전체 매출액에서 차지하는 비중은 다음과 같습니다.

(단위 : 백만원)

품목	2023년 3분기	2022년	2021년

매출액	비중	매출액	비중	매출액	비중

SSD 컨트롤러	11,334	62.8%	43,891	77.8%	3,011	58.4%

SSD 완제품	6,710	37.2%	12,466	22.1%	1,466	28.4%

주요제품 합계	18,044	100.0%	56,357	99.9%	4,477	86.8%

전체 매출	18,044	100.0%	56,402	100.0%	5,157	100.0%

(4) 주요 제품의 가격변동 추이당사의 주요 제품 중에서 매출액에서 차지하는 비중이 가장 큰 SSD 컨트롤러의 가격은 2023년 3분기 기준 전년대비 약 8% 하락하였습니다. 이는 달러화로 책정되는 단가가 전년 대비 소폭 하락한 것과 전년대비 원달러 환율이 하락한 것이 동시에 영향을 미친 결과 입니다.