데이터 시대가 본격적으로 도래하면서 사용자들의 데이터 전송 속도와 효율성에 대한 요구는 그 어느 때보다 빠르게 높아지고 있습니다. 최신 범용 직렬 버스(USB) 규격인 USB4는 이론상 최대 40Gbps에 달하는 전송 속도를 제공하며, 고성능 휴대용 SSD(PSSD)의 이상적인 선택지로 자리 잡고 있습니다.

그러나 USB4 기술이 보급되면서, 호스트 제조사와 ODM/OEM 업체들은 새로운 설계 과제에 직면하고 있습니다. 그중 핵심적인 질문은 바로 이것입니다. 왜 USB4 휴대용 SSD에는 전력 전송(Power Delivery, PD) 기능이 반드시 통합되어야 할까요?

USB4와 USB3.2의 근본적 차이: 링크 구축 메커니즘의 변화

PD의 중요성을 이해하려면 먼저 USB4와 이전 세대 규격인 USB3.2가 링크 구축(Link Establishment) 과정에서 어떻게 다른지 살펴봐야 합니다.

USB3.2 시대에는 휴대용 SSD와 호스트 간 연결이 비교적 단순했습니다. 사용자가 USB3.2 휴대용 SSD를 호환되는 인터페이스에 꽂으면, 장치는 표준 USB 열거 과정을 통해 호스트와 통신하며 데이터 전송 속도(예: 5Gbps, 10Gbps, 20Gbps)를 협상한 뒤 데이터 링크를 설정했습니다. 이 과정의 초점은 데이터 채널 구축에 있었고, 전력 공급은 비교적 단순한 USB 전원 규격에 기반해 이루어졌습니다.

그러나 USB4의 링크 구축 과정은 훨씬 더 복잡하며, 여기에는 매우 중요한 ‘게이트키퍼’(Gatekeeper) 역할을 하는 USB Power Delivery(PD) 프로토콜이 도입됩니다. USB4 장치가 호스트와 연결될 때, 양측은 곧바로 USB4 고속 데이터 링크를 설정하지 않습니다. 그 대신, 먼저 USB-C 인터페이스의 구성 채널(Configuration Channel, CC) 라인을 통해 PD 프로토콜 통신을 수행해야 합니다.

이 과정은 일종의 "자격 인증(Qualification)"입니다. 호스트는 PD 프로토콜을 통해 휴대용 SSD에 정체성 확인 요청을 보내고, 휴대용 SSD는 자신이 지원하는 기능과 전력 공급 능력을 PD 프로토콜로 응답합니다. 양측이 서로가 USB4 호환 장치임을 확인하고, 전력 계약(Power Contract)을 성공적으로 맺어야만 호스트는 "USB4 모드로 진입"하라는 명령을 내립니다. 이때 비로소 물리 계층 인터페이스가 USB4 고속 터널링(Tunneling) 아키텍처로 전환되며, PCIe와 DisplayPort 프로토콜을 포함한 데이터 패킷 전송이 가능해지고, 최대 40Gbps의 성능을 발휘할 수 있습니다.

즉, USB4 장치에서는 PD 프로토콜이 고속 모드 진입을 위한 필수 전제 조건입니다. PD 없이는 USB4를 활성화할 수 없습니다.

전통적인 방식의 한계: 외부 PD가 가져오는 비용과 설계상의 어려움

실리콘모션 SM2324가 나오기 전까지, 휴대용 SSD 제조사가 USB4 제품을 개발하려면 일반적으로 다중 칩 구조를 써야 했습니다. 즉, 데이터 처리와 플래시 메모리 관리를 담당하는 컨트롤러 칩 외에, PCB 보드 위에 별도의 PD 컨트롤러 칩을 추가로 탑재해야 했습니다.

이러한 ‘컨트롤러 칩 + 외부 PD 컨트롤러 칩’ 구조는 OEM/ODM 업체들에게 여러 가지 부담을 주었습니다:

• 자재 명세서(BOM) 비용 증가: PD 칩을 추가로 탑재하면 하드웨어 조달 비용이 바로 늘어납니다. 여기에 크리스털, 캐패시터 같은 주변 회로까지 필요해 전체 BOM 비용이 한층 더 높아집니다.
• 설계 복잡도 및 제품 크기 증가: 한정된 휴대용 SSD 내부 공간에 칩을 추가한다는 것은 PCB 설계와 배선이 훨씬 더 복잡해지고 개발 주기도 길어진다는 의미입니다. 또한 부품이 많아지면서 제품을 최대한 얇고가볍게 만드는 데 제약이 생겨, 산업 디자인 측면에서의 자유도가 떨어집니다.
• 공급망 관리 복잡화: 제조사는 컨트롤러 칩과 PD 컨트롤러 칩을 각각 다른 공급업체로부터 조달해야 하므로, 공급망 관리와 재고 관리가 더 복잡해지고 위험 요소도 커집니다.

이러한 요소들은 USB4 휴대용 SSD의 빠른 보급과 상용화에 걸림돌이 되어 왔습니다.

실리콘모션 SM2324: 단일 칩 통합 솔루션의 돌파구

시장의 불편 사항과 기술 발전의 필연적인 흐름을 파악한 실리콘모션은 고도 통합형 단일 칩 USB4 휴대용 SSD 컨트롤러인 SM2324를 선보였습니다. 기존에는 별도로 탑재해야 했던 USB PD 컨트롤러 기능을 이제 칩 내부에 완전히 내장한 것입니다. SM2324는 NAND 플래시 메모리 관리, 데이터 브리징, 그리고 USB Power Delivery 기능을 하나로 통합함으로써, 진정한 의미의 “올인원” 솔루션을 구현했습니다.

차세대 고성능 휴대용 저장장치 개발에 주력하는 OEM/ODM 업체들에게 실리콘모션 SM2324가 제공하는 가치는 분명합니다:

• 더 낮은 제조 비용: SM2324 단일 칩 솔루션은 별도의 외부 PD 컨트롤러 칩이 필요하지 않아 PCB 설계가 크게 단순화되고, BOM(자재 명세서) 비용이 크게 절감됩니다. 이를 통해 제조사는 보다 경쟁력 있는 가격으로 시장에 진입할 수 있습니다.
• 더 작은 제품 크기: 고도의 통합화로 부품 수와 PCB 점유 면적이 줄어들면서, 휴대용 SSD는 더 높은 설계 자유도를 확보할 수 있습니다. 그 결과, 현대 소비자가 원하는 세련된 디자인과 뛰어난 휴대성을 동시에 만족시키는 제품을 구현할 수 있습니다.

  

• 더 빠른 시장 출시: 단순화된 하드웨어 설계와 공급망 구조는 연구개발, 테스트, 검증 주기를 단축시킵니다. 여러 칩 공급업체를 오가며 조율할 필요가 없어 제품 개발에서 최종 출시까지의 시간을 크게 단축할 수 있고, 이를 통해 시장의 선점을 가능하게 합니다.

결론적으로, USB Power Delivery는 더 이상 USB4 휴대용 SSD의 선택 사항이 아니라 전체 성능을 열어주는 열쇠입니다. 실리콘모션은 혁신적인 SM2324 컨트롤러 칩을 통해 이 열쇠를 코어 엔진에 매끄럽게 통합했습니다. 이는 USB4 링크 구축의 기술적 요구를 완벽히 충족할 뿐만 아니라, 단일 칩 고집적 솔루션을 통해 기존 설계가 안고 있던 비용, 크기, 개발 주기 측면의 핵심 장애물을 단번에 해소합니다. SM2324의 등장은 휴대용 SSD 산업이 USB4의 새로운 시대를 열어가는 데 중요한 토대를 마련하며, OEM/ODM 업체들에게 완성도 높고 신뢰할 수 있는 고효율 솔루션을 제공합니다.