삼성전자, 100단 이상 6세대 V낸드 양산… "업계 유일 공정으로 超미세화"

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삼성전자 6세대 V낸드가 탑재된 SSD <사진=삼성전자>
<삼성전자 6세대 V낸드가 탑재된 SSD <사진=삼성전자>>

삼성전자가 100단 이상 6세대 V낸드 솔리드스테이트드라이브(SSD)를 양산했다. 100단 이상을 쌓은 낸드플래시에 한 번에 전류가 통하는 구멍을 뚫는 기술은 삼성전자가 세계 반도체 시장에서 유일하게 구현할 수 있다. 대용량 낸드를 구현하면서 공정비용까지 절감할 수 있다.

삼성전자는 6일 100단 이상 6세대 V낸드 플래시를 SSD에 적용해 글로벌 PC 업체에 공급했다고 밝혔다.

낸드플래시는 '비휘발성' 메모리다. PC 등 IT 기기 전원이 꺼져도 정보를 저장할 수 있다는 점에서 빠르게 정보를 처리하는 휘발성 메모리인 D램과 다르다. 첨단 저장장치로 각광받고 있는 SSD에 탑재된다.

최근에 생산되는 낸드 플래시는 저장 공간을 아파트처럼 세로로 올리는 적층 구조로 만든다. 초기 낸드 플래시는 평면으로 제작돼 용량이 늘어날수록 저장 공간(셀) 사이 데이터 간섭이 심해져서 전력 효율과 성능이 줄어드는 현상이 나타났다.

삼성전자는 이 문제점을 3차원 낸드플래시로 극복했다. 가로로 길게 늘어놓았던 낸드플래시 구성요소를 세로로 층을 쌓아서 전류가 통하는 구멍을 한 번에 뚫는 방식을 개발했다. 마치 200층 건물에 꼭대기부터 바닥까지 양문이 달린 엘리베이터를 설치하는 것과 같다. 수직으로 쌓은 낸드플래시라고 해서 'V낸드'라고 부른다.

V낸드 기술이 업계 대세가 되면서 이제 얼마나 높은 단으로 쌓아서 대용량 제품을 만드느냐가 경쟁력을 판가름한다. 또 5G, 사물인터넷, 인공지능 시대가 도래하면서 대용량 낸드플래시 수요도 늘어나고 있다.

이번에 삼성전자가 출시한 V낸드 플래시는 136단 층을 쌓아서 만든 제품이다. 기존 5세대 제품보다 1.4배 높인 것이다.

삼성전자 3D V낸드 원리. <사진=삼성반도체이야기>
<삼성전자 3D V낸드 원리. <사진=삼성반도체이야기>>

더욱 눈여겨봐야 할 점은 136단 층에 전류가 통하는 수억 개 구멍을 뚫는 일(채널 홀 에칭)을 단 한 번에 해냈다는 것이다. 업계에서는 '싱글 스택' 기술이라고도 부른다.

통상 경쟁사들은 낸드플래시 적층 수가 높아지면서 일부 층을 쌓다가 구멍을 뚫고 남은 층을 마저 올려 완성하는 '더블 스택' 방식을 채택한다. 그러나 삼성전자는 100단 이상의 층을 쌓으면서도 한 번에 구멍을 뚫는 초미세 공정을 구현했다. 더블 스택보다 공정비용을 아껴서 원가절감 할 수 있는 것이 특징이다.

삼성전자 측은 “이번에 공개한 제품은 전 세대 제품보다 10% 이상 성능을 높이면서 동작 전압을 15% 이상 줄였다”며 ”90단 5세대 V낸드보다 공정 수와 칩 크기까지 줄여 생산성도 20% 이상 향상시켰다“고 전했다.

한 업계 관계자는 “적층 수 증가로 낸드플래시 내 저항력과 속도 저하, 동작 오류 등을 피할 수 없는데 삼성전자 자체 설계기술로 이런 문제점을 극복했다는 점에 주목해야 한다”고 전했다.

삼성전자는 이 제품을 토대로 글로벌 모바일 시장 선점에 적극 나설 계획이다. 삼성전자 관계자는 “차세대 엔터프라이즈 서버 시장, 자동차 시장 등 사업영역을 넓혀갈 것”이라고 전했다.

삼성전자는 2020년부터 평택 V낸드 전용 라인에서 성능을 더욱 높인 6세대 V낸드 기반 SSD 라인업을 본격적으로 확대할 예정이다.

강해령기자 kang@etnews.com