삼성전자, V낸드 세대 교체···4세대 V낸드 본격 양산 나선다

V낸드 라인업 확대···“연내 월간 생산 비중 50%”

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

삼성전자가 4세대(64단) V낸드플래시 제품군 외연을 확장하는 등 연내 월간 생산 비중을 50% 이상 확대하기로 했다. 삼성전자는 기술력을 앞세워 경쟁사들과의 격차를 키우는 한편 반도체 시장에서 입지를 확고히 할 것으로 보인다.

삼성전자는 최고 성능과 높은 신뢰성을 갖춘 4세대 256기가비트(Gb) V낸드 플래시를 본격 양산하며 서버, PC, 모바일용 등 낸드 제품 전체로 4세대 V낸드 라인업을 확대한다고 15일 밝혔다.

이는 3세대(48단) V낸드에서 4세대로 전환하며 시장을 선도하겠다는 전략으로 풀이된다. 삼성전자는 지난 1월부터 글로벌 기업 고객들을 대상으로 4세대 256Gb 기반 솔리드스테이트드라이브(SSD)를 공급해왔으며 이번에 4세대 제품군을 모바일용 내장 메모리(eUFS), 소비자용 SSD, 메모리카드 등에 4세대 V낸드를 확대하게 됐다. 최근 AI(인공지능)·VR(가상현실)·AR(증강현실) 등 첨단 기술이 모바일 기기와 결합 전세계적으로 수요가 증가하는 추세지만 4세대 V낸드는 그동안 생산량이 제한돼 왔다.

삼성전자는 이달 말 정상 가동되는 평택 신(新)공장 18라인에서 양산 생산을 시작, 올해 안에 4세대 월간 생산 비중을 50% 이상으로 확대할 계획이다. 평택 공장은 지난 3월부터 4세대 64단 3D V낸드플래시 생산을 위한 반도체 설비 시험을 진행해 왔다.

삼성전자의 4세대 V낸드는 3세대(48단) 제품 대비 속도와 생산성, 전력 효율 모두 30% 이상 향상된 제품이다. ‘초고집적 셀 구조·공정’, ‘초고속 동작 회로 설계’와 ‘초고신뢰성 CTF 박막 형성’ 등 3가지 혁신 기술이 적용 덕분이다.

삼성전자는 ‘9-Hole’이라는 '초고집적 셀 구조·공정' 기술을 개발해 각 층마다 균일한 홀 패턴을 형성하고 전체 단의 하중을 분산해 한계를 극복했다. 3차원(원통형) CTF 셀구조로 된 V 낸드는 단수가 높아질수록 구조가 틀어지거나 최상단과 최하단의 셀의 특성 차이가 생기는 등 적층 기술이 가진 물리적 한계를 지니고 있었다.

4세대 V낸드를 계기로 90단 이상의 수직 적층 한계를 극복해 반도체 칩 하나에 1조개 이상의 정보를 저장하는 ‘1테라(Tera) 비트 V낸드’ 시대를 여는 원천 기술도 확보했다.

또한 ‘초고속 동작 회로 설계’로 초당 1기가비트(Gb)의 데이터를 전송하며, 셀에 데이터를 기록하는 속도(tPROG)도 10나노급(Planar, 평면) 낸드 대비 약 4배, 3세대 V낸드보다 약 1.5배 빠른 500μs(마이크로 초, 100만분의 1초)를 달성했다.

4세대(64단) V낸드는 빨라진 속도뿐 아니라 동작 전압을 3.3V에서 2.5V로 낮춰 총 소비전력 효율도 30% 이상 높였다.

특히 원자 단위로 제어할 수 있는 CTF(Charge Trap Flash) 박막을 형성해 셀 크기를 줄이면서도 쓰기·지우기 특성 수명을 높였고, 셀과 셀사이의 데이터 간섭 현상을 최소화하는 제어 기술(채널 박막화)도 구현해 3세대 대비 신뢰성도 20% 향상시켰다.

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

삼성전자는 4세대 낸드 제품의 본격 생산으로 글로벌 시장에서의 지위는 더욱 공고해 질 것으로 보인다. 시장조사업체 IHS에 따르면 삼성전자는 전세계 낸드플래시 시장에서 36.1%의 점유율로 1위를 차지하고 있다. 경쟁사와의 격차도 더욱 벌어질 것으로 기대된다.

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