장하나 기자 = 삼성전자[005930]가 업계 최초로 '1Tb(테라비트) TLC(Triple Level Cell) 9세대 V낸드' 양산을 시작하며 메모리 초격차 기술력을 재확인했다.
인공지능(AI) 시대를 맞아 고용량·고성능 낸드의 중요성이 커진 만큼 초고난도 기술로 낸드 시장을 이끈다는 계획이다.
삼성전자, 업계 최초 9세대 낸드 양산
[삼성전자 제공. 재판매 및 DB 금지]
삼성전자는 '더블 스택' 구조로 구현 가능한 최고 단수 제품인 9세대 V낸드를 양산한다고 23일 밝혔다.
9세대 V낸드는 현재 주력인 236단 8세대 V낸드의 뒤를 잇는 제품으로, 290단 수준인 것으로 알려졌다.
더블 스택은 낸드플래시를 두 번에 걸친 '채널 홀 에칭'으로 나눠 뚫은 뒤 한 개의 칩으로 결합하는 방법을 뜻한다.
삼성전자는 채널 홀 에칭 기술을 통해 한 번에 업계 최대 단수를 뚫는 공정 혁신으로 생산성을 끌어올렸다고 설명했다.
채널 홀 에칭은 몰드층을 순차적으로 쌓은 다음 한 번에 전자가 이동하는 홀(채널 홀)을 만드는 기술로, 적층 단수가 높아져 한 번에 많이 뚫을수록 생산 효율이 증가하기 때문에 정교화·고도화가 요구된다.
실제로 낸드의 적층 경쟁이 치열해지면서 적층 공정 기술력의 중요성도 커지고 있다. V낸드의 원가 경쟁력은 최소한의 공정으로 단수를 쌓아 올리는 것이 핵심으로, 스택 수가 적을수록 거쳐야 하는 공정 수도 줄기 때문에 시간과 비용을 줄일 수 있어 경쟁력이 높다.
삼성전자는 업계 최소 크기 셀(Cell), 최소 몰드(Mold) 두께를 구현해 '1Tb TLC 9세대 V낸드'의 비트 밀도(단위 면적당 저장되는 비트의 수)를 이전 세대 대비 약 1.5배 증가시켰다.
더미 채널 홀(Dummy Channel Hole) 제거 기술로 셀의 평면적을 줄였으며, 셀의 크기를 줄이면서 생기는 간섭 현상을 제어하기 위해 셀 간섭 회피 기술, 셀 수명 연장 기술을 적용해 제품 품질과 신뢰성을 높였다.
9세대 V낸드는 차세대 낸드플래시 인터페이스인 '토글(Toggle) 5.1'이 적용돼 8세대 V낸드 대비 33% 향상된 최대 3.2Gbps(초당 기가비트)의 데이터 입출력 속도를 구현했다.
삼성전자는 이를 기반으로 PCIe 5.0 인터페이스를 지원하고 고성능 SSD 시장을 확대해 낸드플래시 기술 리더십을 공고히 할 계획이다.
이와 함께 9세대 V낸드는 저전력 설계 기술을 탑재, 이전 세대 제품 대비 소비 전력이 약 10% 개선됐다.
삼성전자는 올해 하반기 'QLC(Quad Level Cell) 9세대 V낸드'를 양산하는 등 AI 시대에 요구되는 고용량·고성능 낸드 개발에 박차를 가할 계획이다.
허성회 삼성전자 메모리사업부 플래시(Flash)개발실장(부사장)은 "낸드플래시 제품의 세대가 진화할수록 고용량·고성능 제품에 대한 고객의 니즈(요구)가 높아지고 있어 극한의 기술 혁신을 통해 생산성과 제품 경쟁력을 높였다"며 "9세대 V낸드를 통해 AI 시대에 대응하는 초고속, 초고용량 SSD 시장을 선도해 나갈 것"이라고 말했다.
삼성전자, 업계 최초 9세대 낸드 양산
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시장조사기관 옴디아에 따르면 낸드플래시 매출은 2023년 387억달러에서 2028년 1천148억달러로 연평균 24%의 성장률을 기록할 전망이다.
이는 AI 서버를 신규 증설할 때 데이터 전송 속도 등 고성능 요구를 충족하기 위해 SSD가 요구되는 등 AI 서버 구매 증가에 따라 SSD 수요도 동반 상승하고 있기 때문이다.
옴디아는 "AI 관련 훈련과 추론에서 수요가 발생하고 있고, 이를 위해서는 대규모언어모델(LLM)과 추론 모델을 위한 데이터 저장에 더 큰 용량이 필요하다"고 말했다.
이에 따라 반도체 업계의 낸드 적층 경쟁도 가열되고 있다.
삼성전자는 앞서 작년 3분기 실적 콘퍼런스콜에서 2030년까지 1천단 V낸드를 개발한다고 밝힌 바 있다.
SK하이닉스는 작년 8월 미국에서 열린 '플래시 메모리 서밋 2023'에서 '1Tb TLC 321단 4D 낸드' 샘플을 공개하며 반도체 업계 최초로 300단 이상 낸드 개발을 공식화했다. SK하이닉스는 2025년 상반기부터 321단 낸드를 양산할 예정이다.
마이크론은 2022년 세계 최초로 232단 낸드 양산을 시작했다. 후발주자인 중국 최대 메모리 반도체 회사 YMTC(양쯔메모리테크놀로지)도 지난해 232단 낸드 생산에 돌입한 데 이어 올해 하반기 300단대 제품을 내놓는다는 계획이다.