SK하이닉스가 업계 최고층인 176단 512Gb(기가비트) TLC(Triple Level Cell) 4D 낸드플래시를 개발했다고 7일 밝혔다. SK하이닉스는 이 제품을 솔루션화하기 위해 지난달 컨트롤러 업체에 샘플을 제공했다.
SK하이닉스는 96단 낸드플래시부터 CTF(Charge Trap Flash)와 고집적 PUC(Peri Under Cell) 기술을 결합한 4D 제품을 시장에 선보이고 있다.
CTF는 전하를 도체에 저장하는 플로팅게이트와 달리, 전하를 부도체에 저장해 셀 간의 간섭 문제를 해결한 기술이다. 플로팅게이트 기술보다 단위당 셀 면적을 줄이면서도 읽기, 쓰기 성능을 높일 수 있는 것이 특징이다. 여기에 주변부 회로를 셀 회로 하단부에 배치해 생산효율을 극대화하는 PUC 기술을 결합했다.
이번에 개발한 176단 낸드는 3세대 4D 제품으로 업계 최고 수준의 웨이퍼 당 생산 칩 수를 확보했다는 설명이다.
비트 생산성은 이전 세대보다 35% 이상 향상돼 차별화된 원가경쟁력을 갖출 수 있게 됐다. 여기에 2분할 셀 영역 선택 기술을 적용해 셀(Cell)에서의 읽기 속도는 이전 세대보다 20% 빨라졌다.
2분할 셀 영역 선탤 기술이란 낸드플래시 회로의 워드라인에 연결된 셀을 기존보다 절반으로 분할한 방식이다. 저항을 낮춤에 따라 전압인가 시간을 단축하고 읽기 동작 속도를 높이는 것이 특징이다.
또한 공정 수 증가 없이 속도를 높일 수 있는 기술도 적용해 데이터 전송 속도는 33% 개선된 1.6Gbps를 구현했다.
SK하이닉스는 내년 중반, 최대 읽기 속도 약 70%, 최대 쓰기 속도 약 35%가 향상된 모바일 솔루션 제품을 시작으로 소비자용 SSD와 기업용 SSD를 순차적으로 출시하는 등 응용처 별로 시장을 확대해 나갈 예정이다.
낸드플래시는 층수가 높아지면서 셀 내부의 전류 감소, 층간 비틀림 및 상하 적층 정렬 불량(Stack misalignment)에 따른 셀 분포 열화 현상 등이 발생하게 된다. SK하이닉스는 ▲ 셀 층간 높이 감소 기술 ▲ 층별 변동 타이밍(Timing) 제어 기술 ▲ 초정밀 정렬(alignment) 보정 등 혁신적인 기술로 극복하고 업계 최고 수준의 176단 낸드를 개발했다.
또한 176단 4D 낸드 기반으로 용량을 2배 높인 1Tb(테라비트) 제품을 연속적으로 개발해 낸드플래시 사업 경쟁력을 높여 나간다는 방침이다.
SK하이닉스 낸드개발 최정달 담당은 "낸드플래시 업계는 집적도 향상과 생산성 극대화를 동시에 달성하기 위해 기술 개발에 매진하고 있다"며 "SK하이닉스는 4D 낸드의 개척자로서 업계 최고의 생산성과 기술력으로 낸드플래시 시장을 선도해 나갈 것"이라고 말했다.
한편 시장조사기관 옴디아는 2020년 4,318억GB인 낸드플래시 시장이 2024년에는 13,662억GB로 확대돼 연평균 33.4% 성장할 것으로 예상했다.
