삼성電, 64단 V낸드 라인업 본격 확대..96단 원천기술도 확보

삼성전자 ‘4세대(64단) 256Gb 3bit V낸드’(3차원 수직구조 낸드, 3D Vertical NAND) 칩

[이데일리 양희동 기자] 삼성전자(005930)가 이달 말 경기도 평택 공장 본격 가동과 함께 4세대 64단 V낸드(3D낸드) 제품군을 모바일용·소비자용 SSD·메모리카드 등으로 대폭 확대해 시장 지배력 강화에 나선다. 또 현재 개발 중인 5세대 96단 V낸드 양산을 위한 적층(쌓아올림) 원천 기술 확보에도 성공, 메모리 분야 초(超)격차 전략을 이어가게 됐다.

삼성전자(005930)는 세계 최고 성능과 높은 신뢰성을 구현한 ‘4세대 64단 256기가비트(Gb) 3bit V낸드플래시’를 본격 양산하며 서버·PC·모바일용 등 낸드 제품 전체로 4세대 V낸드(3D낸드) 라인업을 확대한다고 15일 밝혔다.

삼성전자는 지난 1월 글로벌 B2B(기업 간 거래) 고객들에게 공급을 시작한 64단 256Gb V낸드 기반 SSD(솔리드스테이트디스크)에 이어 △모바일용 eUFS △소비자용 SSD △메모리카드 등으로 V낸드 적용 범위를 대폭 늘릴 방침이다. 또 올 연말까지 64단 V낸드의 월간 생산 비중을 50% 이상으로 늘려 글로벌 고객의 수요 증가에 대응해 나갈 계획이다.

삼성전자가 지난해 세계 최초로 개발한 64단 V낸드는 △초고집적 셀 구조·공정 △초고속 동작 회로 설계 △초고신뢰성 CTF 박막 형성 등 3가지 혁신 기술이 적용돼, 이전 3세대 48단 제품 대비 속도와 생산성, 전력 효율 등이 모두 30% 이상 향상됐다. V낸드는 데이터를 저장하는 셀(Cell·반도체에서 0 또는 1로 표시되는 정보 저장 공간)을 만들 때 수십 개의 단을 쌓아 올려, 위에서부터 하단까지 수십억 개의 미세한 홀(Hole·구멍)을 균일하게 뚫는다. 수직으로 셀을 적층(쌓아올림)하는 방식이라 ‘3차원(원통형) CTF 셀 구조’로 돼 있다.

문제는 단수가 높아질수록 형성한 구조가 틀어지거나 최상단과 최하단 셀의 특성 차이가 생기는 등 적층 기술은 물리적 한계가 있다는 점이었다. 이에 삼성전자는 ‘9-Hole’이라는 ‘초고집적 셀 구조·공정’ 기술을 개발해 각 층마다 균일한 홀 패턴을 형성하고, 전체 단의 하중을 분산해 한계를 극복했다.

삼성전자는 64단 V낸드를 계기로 90단 이상의 수직 적층 한계를 극복, 반도체 칩 하나에 1조개 이상의 정보를 저장하는 ‘1테라(Tera) 비트 V낸드’ 시대를 여는 원천 기술도 확보했다. 또 ‘초고속 동작 회로 설계’로 초당 1기가비트(Gb)의 데이터를 전송할 수 있게 됐다. 셀에 데이터를 기록하는 속도(tPROG)도 10나노급 2D 낸드 대비 약 4배, 3세대 V낸드보다 약 1.5배 빠른 500μs(마이크로 초·100만분의 1초) 를 달성했다.

64단 V낸드는 빨라진 속도뿐 아니라 동작 전압을 3.3V에서 2.5V로 낮춰 총소비전력 효율도 30% 이상 높였다. 또 원자 단위로 제어할 수 있는 ‘CTF’(Charge Trap Flash) 박막을 형성해 셀 크기를 줄이면서도 쓰기·지우기 특성 수명을 높였다. 셀과 셀 사이의 데이터 간섭 현상을 최소화하는 제어 기술(채널 박막화)도 구현해 3세대 대비 신뢰성를 20% 향상시켰다.

경계현 삼성전자 메모리사업부 플래시개발실 부사장은 “테라 V낸드 시대를 앞당기기 위해 임직원 모두 혁신적인 기술 개발에 전념했다”며 “앞으로도 차세대 제품을 적기에 개발해 글로벌 IT 기업과 소비자의 사용 만족도를 높인 솔루션을 제공하겠다”라고 강조했다.

한편 삼성전자는 지난 15년간 ‘3차원 수직구조 V낸드플래시’를 연구하며 500건 이상의 핵심 특허를 개발해 미국·일본 등 세계 각국에 출원을 완료하는 등 메모리 반도체 기술을 선도해 나가고 있다.

삼성전자 ‘4세대(64단) 256Gb 3bit V낸드’(3차원 수직구조 낸드, 3D Vertical NAND) 칩과 이를 기반으로 한 SSD 제품.