이 기사는 2018년 07월 16일 14:56 thebell 에 표출된 기사입니다.

삼성전자가 최근 세계 최초로 양산에 성공한 5세대 V낸드는 반도체 셀 92개를 한 번에 쌓은 싱글스택(Single stack) 방식 제품이었다.

경쟁사들은 96단 3D낸드 플래시메모리반도체를 개발 중이어서 일견 삼성전자의 V낸드 개발 속도가 더딘 것으로 오해받을 수 있다. 하지만 삼성전자는 싱글스택 방식이고 경쟁사들은 더블스택 방식이란 점을 감안하면 삼성전자가 격차를 더 벌린 것으로 평가받는다.

싱글스택 방식은 효율성이 뛰어나지만 90층 이상의 5세대 초고층 제품엔 적용이 어렵다는 평가가 많았다. 이에 경쟁사들은 대부분 난도가 낮은 더블스택(Double stack) 방식으로 5세대 제품을 개발 중이다. 삼성전자는 경쟁사들이 시도조차 하지 않는 고난도 기술로 양산에 성공했다.

16일 다수의 업계관계자들은 삼성전자 5세대 V낸드를 싱글스택 구조의 92단 제품으로 파악했다. V낸드는 삼성전자 3D낸드플래시의 제품명이다.

삼성전자는 당초 5세대 제품을 96단으로 설계하고 양산에 도전했으나, 개발과정에서 층수가 93단 넘어서면서부터 수율이 극히 저조해져 최종 층수를 92단으로 하향 조정한 것으로 알려졌다.

층수가 당초 목표보단 낮아지긴 했지만 전문가들은 큰 의미를 두진 않았다. 삼성전자가 싱글스택 방식으로 제품 개발에 성공했기 때문이다. 경쟁사들은 난이도가 높아 도전조차 하지 않는 방식이다.

삼성전자 5세대 V낸드 효율 개선 현황(자료:삼성전자 반도체 이야기 홈페이지)

반도체 업계에선 3D낸드를 셀 적층 수에 따라 세대 구분을 한다. 통상적으로 △1세대 24단 △2세대 32·36단 △3세대 48단 △4세대 64·72단 등이다. 기존 평면구조의 2D낸드가 미세공정의 한계에 부딪히자 층을 쌓는 방식의 3D낸드가 대안으로 부상했다. 2D가 주택이라면 3D낸드는 아파트다.

싱글스택은 중간 지지대 없이 층을 한 번에 쌓는 방식이다. 정보 이동 경로가 짧기 때문에 가장 효율적이란 평가를 받는다. 다만 층수가 높아질수록 공정 난이도가 높아진다. 3D낸드는 1층부터 최상위층까지 미세한 홀을 뚫어서 정보가 이동할 수 있는 통로를 만드는 것이 핵심이다. 하지만 층이 높아질수록 한 번에 균일한 구멍을 내기가 힘들다.

이에 대안으로 부상한 것이 더블스택 방식이다. 아파트 위에 아파트를 하나 더 올리는 식으로 난이도 문제를 해결했다. SK하이닉스가 4세대로 내놓은 72단 3D낸드가 대표적이다. 36단 제품을 두 개 쌓아 72단을 구현했다. 다만 효율성은 싱글스텍보다 떨어질 수밖에 없다. 중간 연결 부위 때문에 싱글스택 대비 속도와 전력 효율이 떨어진다.

삼성전자는 1세대부터 4세대까지 모두 싱글스택을 고수해왔으며 5세대까지 성공했다. 반면 일부 경쟁사들은 난이도 때문에 4세대부터 더블스택 방식을 취하고 있다. 5세대 역시 마이크론 등 주요 경쟁사들은 대부분으로 더블스택으로 96단 제품 개발을 진행하고 있는 것으로 알려졌다.

전문가들은 삼성전자가 싱글스택으로 경쟁사와의 기술 격차를 더욱 벌린 것 평가했다. 한 증권사 애널리스트는 "90단 이상을 한 번에 쌓은 것만으로도 기술혁신을 달성한 것"이라며 "경쟁사와의 기술 격차를 최소 1년, 최대 2년 벌린 것으로 평가 한다"고 말했다. 그는 이어 "경쟁사들은 삼성(92단)보다 단수가 높은 96단 제품을 개발하고 있지만 더블스택이란 근본적 한계를 갖고 있다"며 "더블스택 방식 제품조차도 늦어지고 있는 상황"이라고 덧붙였다.

다만 업계는 삼성전자가 수율문제로 5세대 V낸드를 당장 대규모로 양산하긴 힘들 것으로 보고 있다. 또 다른 애널리스트는 "삼성전자가 5세대 양산을 시작하긴 했지만 수율이 안정되기까지는 시간이 다소 걸릴 것"이라며 "올해는 5세대 비중이 전체 V낸드의 1% 수준에 그치고 내년부터 확대되기 시작할 것"이라고 말했다.

한편 삼성전자는 5세대 V낸드 단수에 대해선 공개하지 않은 상태다. 경쟁사들이 96단으로 개발을 진행하고 있는 상황이라 불필요한 오해를 피하기 위해서로 보인다. 성능과 별개로 단수만 따지면 삼성전자 V낸드가 하위 제품으로 보일 수 있다. 삼성전자 관계자는 "단수보다는 속도와 전력소모 등 성능이 더 중요하기 때문에 공개하지 않기로 했다"고 말했다.