“반도체 더 높이 쌓아라”… 삼성·SK하이닉스, 176단 낸드 양산 초읽기

삼성전자 중국 시안 반도체 공장 직원이 3D 낸드플래시를 검사하는 모습. /삼성전자 제공

낸드플래시 메모리 적층(積層·층층이 쌓기) 경쟁이 고조되고 있다. 고성능 대용량 솔리드스테이트드라이브(SSD) 수요가 늘어나면서 반도체 업체들이 초고층 낸드플래시 양산에 속도를 내고 있다. 삼성전자와 SK하이닉스는 올해 1분기 176단(7세대) 낸드플래시 SSD 제품 양산을 시작한다.

21일 반도체업계에 따르면 삼성전자와 SK하이닉스는 올해 1분기에 176단 낸드플래시 양산을 시작, 제품을 출시한다. 스마트폰, 노트북, 이동식저장장치(USB) 등 소비자용을 넘어 데이터센터용으로 사용처를 확대해 나가기 위해서다.

낸드플래시는 데이터를 저장할 수 있는 메모리 반도체 중 하나다. 전원을 끄면 데이터가 사라지는 D램과 달리 낸드플래시는 전원을 꺼도 데이터를 반영구적으로 저장할 수 있다. 반도체 업체들은 메모리 반도체의 용량을 늘리기 위해 다양한 방법을 연구하고 있다. 회로 선폭을 좁혀 데이터를 저장하는 셀 용량을 늘리는 초미세공정이 대표적이다.

SK하이닉스가 개발한 176단 512Gb(기가비트) TLC(트리플 레벨 셀) 4D 낸드플래시.

메모리 적층 기술은 초미세공정과 달리 셀을 수직으로 쌓아 올리는 걸 말한다. 물리적으로 선폭을 줄일 수 있는 한계에 가까워지고 있는 초미세공정과 달리 적층 기술은 셀을 무한한 공간인 수직으로 쌓기 때문에 물리적인 한계에서 자유롭다는 장점이 있다. 현재 양산 중인 낸드플래시에 적용되는 가장 앞선 기술은 128단 적층이다. 반도체 셀을 128층으로 쌓았다는 의미다. 삼성전자와 SK하이닉스 등이 128단 낸드플래시 기반 SSD를 판매하고 있다.

차세대 기술로 불리는 176단 낸드플래시의 경우 이전 세대인 128단과 비교해 생산성이 35% 높다. 반도체 생산량을 더 늘릴 수 있다는 것이다. 동시에 데이터 읽기 속도와 전송 속도도 각각 20%, 30% 빠르다. 10초 만에 풀HD급 영화(5GB) 1편을 옮길 수 있는 속도다.

176단 낸드플래시 양산 경쟁에서 가장 앞선 업체는 미국 마이크론이다. 마이크론은 지난해 11월 삼성전자와 SK하이닉스를 제치고 176단 낸드플래시 양산 계획을 밝혔다. 업계는 마이크론이 계획과 달리 이달 초부터 176단 낸드플래시 양산을 시작한 것으로 보고 있지만 세계 최초인 건 부인할 수 없는 사실이다. 미국 경제매체 포브스는 “마이크론이 176단 낸드플래시 기반 SSD 제품(마이크로 2400)을 이달 초 세계 최초로 양산했다”라고 했다.

SK하이닉스 직원들이 경기도 이천공장에서 반도체 생산 공정을 점검하는 모습. /SK하이닉스 제공

삼성전자는 176단 낸드플래시 SSD 양산 준비를 마친 상태다. 삼성전자는 지난해 말 176단 낸드플래시 양산을 시작할 계획이었는데, 고객사와 양산 시점을 조율하는 과정에서 양산 일정이 올해로 연기됐다. 삼성전자는 올해 1분기부터 176단 낸드플래시 양산을 시작한다. 회사 관계자는 “시장 상황과 제품별 전략 등을 고려한 조치다”라고 했다.

SK하이닉스의 양산 시점도 비슷할 것으로 예상된다. SK하이닉스는 지난해 12월 마이크론에 이어 두 번째로 176단 낸드플래시 개발에 성공했다고 발표했다. SK하이닉스는 올해 1분기 고객사와의 협의를 거쳐 176단 낸드플래시 기반 SSD 플래티넘 P41를 선보인다. 고성능, 저전력 플래그십(고사양) 모바일을 시작으로 응용처를 확대한다는 게 SK하이닉스의 전략이다.

한편 시장조사기관 옴디아에 따르면 지난해 3분기 기준 전 세계 낸드플래시 시장에서 삼성전자는 점유율 34.5%로 1위를 기록했다. 일본 키옥시아가 19.5%로 2위를 차지했다. SK하이닉스(13.6%)가 인텔(5.9%) 낸드플래시 사업부를 인수하면서 올해부터 낸드플래시 2위 자리 경쟁이 더욱 치열해질 것으로 전망된다.

윤진우 기자(jiinwoo@chosunbiz.com)

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