삼성전자가 세계 메모리 반도체 시장의 큰 물줄기를 바꿔놨다.
글로벌 업체들이 반도체 회로 선폭을 줄이는 '미세화 경쟁'에 집중하고 있는 가운데, 삼성전자는 메모리를 수평이 아닌 수직으로 쌓아올린 '3차원 버티칼 낸드플래시'(V낸드)를 6일 세계 최초로 양산했다.
이로써 10나노급 이하 반도체 기술의 한계를 뛰어넘어 향후 1테라 비트 이상 낸드플래시를 출시할 수 있는 원천 기술을 확보, 차세대 시장 경쟁에서 앞서가게 됐다.
◆ 미세화 공정 한계 극복 위해 수평 아닌 수직구조 개발
V낸드는 종전까지 수평 구조로 만들던 2차원 셀을 3차원 수직 구조로 쌓아올린 제품이다. 최근 메모리 공정이 10나노급까지 진입하면서 셀 간 간격이 좁아져 전자가 누설되는 '간섭 협상'이 심화되는 등 미세화 기술은 한계에 도달했다.
이를 극복하기 위한 대안으로 떠오른 것이 V낸드. 삼성전자는 10년 전부터 일찌감치 미세화 공정의 한계를 넘기 위해 V낸드 개발에 뛰어들었다.
최정혁 메모리사업부 플래시개발실장(전무)는 "셀을 집이라고 가정하면, 이웃집과의 거리가 가까워질수록(미세공정) 소음(간섭현상)이 심해지는 현상과 같은 것"이라며 "집 간 간격을 줄이는 대신 위로 쌓는 아파트를 만든 것이라고 보면 된다"고 설명했다.
삼성전자는 이번에 양산한 V낸드 제품에 독자기술인 '3차원 원통형 CTF 셀구조'와 '3차원 수직적층 공정' 기술을 동시에 적용했다.
3차원 원통형 CTF셀구조는 고층빌딩처럼 수직 24단을 쌓는 것으로, 삼성전자가 세계 최초로 개발한 2차원 CTF 기술을 입체적으로 발전시킨 것이다.
최 전무는 "쓰기속도는 2배 이상 빨라지고, 셀 수명인 쓰기 횟수도 제품별로 최소 2배에서 최대 10배까지 향상된다"며 "소비전력은 절반으로 줄일 수 있다"고 말했다.
◆ SK하이닉스도 내년 V낸드 양산 계획…日 도시바도 속도
3차원 수직적층 공정은 더 작은 칩 면적에서 최고 집적도를 실현하는 기술이다. 삼성전자는 높은 단에서 낮은 단으로 구멍을 뚫어 전극을 연결하는 '에칭' 기술과 각 단 홀에 수직 셀을 만드는 게이트 패턴 기술 등을 개발했다.
삼성전자는 지난 10년간 3차원 수직구조 낸드플래시를 연구하면서 300여 건 이상의 핵심 특허를 개발해 한국, 미국, 일본 등 세계 각국에 출원했다.
업계에서는 향후 2년 안에 V낸드가 시장의 대세로 자리잡을 것으로 전망하고 있다. 삼성전자 외에 SK하이닉스도 내년 께 V낸드를 양산할 예정이고, 일본 도시바 역시 새로 짓고 있는 낸드플래시 공장에서 V낸드를 양산할 것으로 알려졌다.
최 전무는 "앞으로 낸드 시장은 최신 포토설비를 이용한 미세화 경쟁 대신 적층 수를 높이며 고용량을 실현하는 기술 대전환을 이루게 될 것"이라고 말했다.
시장조사기관에 따르면 세계 낸드플래시 메모리 시장은 올해 236억불에서 2016년 308억불로 성장할 것으로 예상된다.
⇒ 용어설명
낸드플래시 메모리: 전원이 꺼져도 데이터가 그대로 저장되는 메모리 반도체. 스마트폰 등에 음악, 사진, 동영상 등을 저장하는 역할을 한다. 하드디스크드라이드(HDD)를 대체하는 솔리드스테이트드라이브(SSD)에도 탑재된다.
한경닷컴 권민경 기자 kyoung@hankyung.com
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