◇2년 뒤 ‘하이브리드 본딩’ 낸드 출시
8일 업계에 따르면 SK하이닉스는 300단대 중후반의 10세대(V10) 낸드를 개발한다. 내년까지 개발을 완료한 뒤 2027년 초 양산에 들어간다는 목표를 세운 것으로 알려졌다.각종 정보를 영구 저장하는 메모리 반도체인 낸드플래시는 하나의 웨이퍼에 칩 컨트롤을 담당하는 ‘페리’를 맨 밑에 깔고 그 위에 ‘셀’(저장 공간)을 아파트처럼 수직으로 쌓는 식으로 제작한다. 이른바 ‘PUC’(peri under cell) 기술이다. SK하이닉스는 이 기술로 321단까지 셀을 쌓아 올렸다.
더 많은 정보를 저장하려면 셀을 더 높이 쌓아야 하지만 이렇게 하면 하단부 페리가 손상될 뿐 아니라 열 방출 능력도 떨어진다. SK하이닉스가 찾은 해법은 하이브리드 본딩이다. 페리와 셀을 각각 다른 웨이퍼에서 만들면 셀을 400단 이상 쌓아도 페리 손상 없이 합칠 수 있어서다. 두 장의 웨이퍼에서 각각 생산하는 만큼 제조 시간도 짧아진다.
문제는 제조 난도가 높다는 점이다. 두 장의 웨이퍼를 나노미터(㎚·1㎚=10억분의 1m) 단위로 정밀하게 겹친 뒤 웨이퍼에 있는 칩 수백 개를 이어 붙여야 하기 때문이다. 웨이퍼 단위로 하이브리드 본딩을 하는 장비는 오스트리아 EVG, 일본 도쿄일렉트론 등이 주도하고 있다.
◇삼성전자·YMTC·키옥시아도 준비 중
당초 업계에선 SK하이닉스가 V10 후속작인 V11부터 하이브리드 본딩을 도입할 것으로 내다봤다. 400단 넘게 쌓으려면 하이브리드 본딩 외에 별다른 대안이 없어서다. 하지만 SK하이닉스는 V10에 먼저 도입해 기술을 안정화하기로 결정했다. 삼성전자는 물론 한 수 아래로 보던 YMTC와 키옥시아가 하이브리드 본딩 개발에 본격 나선 것도 영향을 미친 것으로 알려졌다.YMTC는 하이브리드 본딩 공정을 낸드 제조에 가장 먼저 적용한 메이커다. YMTC는 2018년 양산에 들어간 64단 낸드플래시부터 ‘엑스태킹(Xtacking)’이란 이름의 하이브리드 본딩을 적용해 한국과의 기술 격차를 빠르게 좁혔다. 키옥시아는 자체 개발한 하이브리드 본딩 브랜드 ‘CBA’(CMOS Directly Bonded to Array)를 2023년 낸드플래시 제조에 도입했다. 삼성전자는 내년 양산에 들어가는 V10(400단대) 제품에 이 공정을 적용할 예정이다.
업계 관계자는 “인공지능(AI) 시대를 맞아 고용량 낸드가 들어간 기업용 솔리드스테이트드라이브(eSSD) 수요가 늘어나면서 누가 더 많은 셀을 쌓아 올리느냐가 낸드 업체 경쟁력을 가르는 핵심 요소로 떠올랐다”며 “하이브리드 본딩이 낸드업계의 대세가 되는 건 시간문제”라고 말했다.
강해령 기자 hr.kang@hankyung.com
