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삼성, 초고적층 낸드 192단에서 176단으로 변경 7세대 V낸드 내년 4월 양산 목표…낸드 사업경쟁력 지속 강화

김은 기자공개 2020-09-08 08:10:29

이 기사는 2020년 09월 07일 14:19 더벨 유료페이지에 표출된 기사입니다.

삼성전자가 회로 적층수가 176단에 이르는 7세대 낸드플래시 메모리 개발에 한창이다. 초고적층 낸드플래시 개발을 통해 삼성전자는 또 한번 경쟁사와 기술 격차를 벌리며 2002년부터 이어오고 있는 글로벌 낸드플래시 시장 1위 자리를 수성하겠다는 목표다.

7일 업계에 따르면 삼성전자는 최근 회로 적층수가 176단인 7세대 낸드플래시 개발 중인 것으로 파악됐다. 당초 목표는 192단이었으나 176단으로 계획을 변경했다.

삼성전자는 이미 개발에 상당한 진척을 이뤘으며 내년 4월 양산을 목표로 준비가 한창인 것으로 알려졌다. 이는 지난해 6월 양산을 시작한 6세대(128단) 제품을 잇는 차세대 낸드다.

7세대 V낸드플래시의 경우 '더블 스택' 기술을 적용했다. 이는 회로에 전류가 흐를 수 있게 두번에 나눠 구멍을 뚫는 방식이다. 그동안의 경우 한 번에 구멍을 뚫는 싱글 스택 방식을 적용했지만 적층 수가 늘어남에 따라 공정 변화가 필요했다.

삼성전자는 앞서 6월 평택캠퍼스 P2에 약 9조원을 들여 낸드플래시 라인을 증설하기로 발표했다. 국내에서는 평택, 해외에서는 중국 시안을 차세대 메모리 반도체 제조 전초기지로 구축해나갈 방침이다.

낸드플래시는 D램과 함께 가장 대표적인 메모리 반도체다. 데이터를 저장하는 역할을 하는 낸드플래시의 경우 동일한 크기에 저장 용량을 늘리기 위해 적층 수가 많을 수록 부가가치가 높아진다. 단수는 얼마나 많은 적층을 할 수 있느냐를 의미하는 것으로 낸드플래시의 핵심 경쟁력으로 꼽힌다.

삼성전자는 성능과 용량을 높이기 위해 반도체 회로의 폭, 즉 선폭을 줄이며 첨단 낸드플래시 개발을 주도해왔다. 그러나 데이터를 저장하는 셀을 더 작게 만들다보니 10나노 이하의 회로 선폭에서 셀간 간섭현상이 심해지는 물리적 한계에 봉착했다.

삼성전자는 2006년부터 셀간 간섭 현상을 줄이기 위해 평면으로 배열된 셀들을 수직으로 세우는 3차원 낸드플래시를 연구했다. 이는 기존 평면 구조 낸드를 아파트처럼 수직으로 쌓아 저장 용량을 늘리는 방식이다. 업계에서는 이를 3D 낸드플래시라고 부르고 있으며 삼성전자의 경우 독자적으로 V낸드플래시로 명칭하고 있다.

삼성전자는 2013년 세계 최초로 3차원 셀구조의 V낸드플래시 양산에 성공하며 기술 패러다임을 바꿨다. 당시만해도 V낸드플래시 상용화에 의구심을 품는 이들이 많았으나 현재 주요 메모리 반도체 업체가 모두 적측 경쟁에 뛰어든 상황이다.

지금까지 상용화된 낸드플래시 메모리 최대 적층수는 128단이다. 해외 경쟁사 가운데 중국 양쯔메모리(YMTC)가 연내 양산을 예고했으며 미국 인텔이 올해 144단 낸드 양산을 선언하는 등 삼성전자와 SK하이닉스를 바빡 추격하고 있다. SK하이닉스도 현재 176단 4차원(4D) 낸드를 연구하고 있다.

삼성전자는 1세대(24단) 수직구조 V낸드 상용화 이후 지속해서 고층화를 진행 중이다. 2세대(32단), 3세대(48단), 4세대(64·72단), 5세대(92·96단), 6세대(128단)까지 진화했다. 세대 전환의 경우 통상적으로 1~2년이 걸린다.

삼성전자는 지난해 8월 128단 6세대 낸드플래시 개발을 완료하고 세계 최초로 양산에 돌입했다. 당시 삼성전자는 6세대 낸드플래시를 기반으로 한 기업용 PC 솔리드스테이트드라이브(SSD)를 글로벌 PC업체에 공급했다고 밝혔다. 현재 6세대 낸드플래시의 경우 차세대 낸드 태스크포스(TF)를 꾸려 양산 수율을 끌어올리는데 집중하고 있다.

D램 시장과 달리 낸드플래시 시장은 키옥시아, 웨스턴디지털 등 6개 기업이 각축전을 벌이고 있어 경쟁이 치열하다. 이 가운데 삼성전자는 2002년부터 현재까지 낸드플래시 시장 1위를 차지하며 독보적 입지를 확보하고 있다.


지난해 글로벌 낸드플래시 시장에서 165억1700만달러(약 20조원) 매출로 시장 1위를 기록했으며 올해 2분기에도 45억4190만달러의 매출을 올리며 시장점유율 31.4%를 차지했다.

업계 관계자는 "삼성전자는 현재 평택에서 회로 적층 수가 176단에 이르는 7세대 낸드플래시 개발에 한창"이며 "세계에서 가장 앞선 적층 기술을 보유하고 있는 삼성은 적층 한계를 새롭게 정의하며 기술 초격차를 확대해나가고 있다"고 말했다.
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