메모리 부문의 신기술 개발 및 생산으로 글로벌 기술리더십 강화에 박차를 가하고 있는 삼성전자가 이번엔 차세대 낸드 플래시메모리를 업계 최초로 양산에 들어갔다.
V낸드는 종전까지 수평 구조로 만들던 2차원 셀을 3차원 수직 구조로 쌓아올려 평면구조에 비해 집적도를 획기적으로 높인 플래시 메모리 기술이다.
8세대에 비해 셀 적층단수가 22% 가량 많은 9세대 V낸드는 글로벌 메모리업체들이 경쟁적으로 개발중인 데, 삼성이 가장 먼저 양산에 나섬으로써 메모리 초격차 기술력을 다시한번 입증한 것이다.
◆업계 최소 셀과 최소 몰드두께...입출력속도 33% 개선
삼성전자는 23일 글로벌 메모리 업계에선 처음으로 '1Tb(테라비트) TLC(Triple Level Cell) 9세대 V낸드' 양산을 들어갔다고 밝혔다.
삼성은 양산하는 9세대 V낸드는 업계 최소 크기의 셀(Cell)과 최소 몰드(Mold) 두께를 구현, 비트 밀도(Bit Density)를 이전 8세대 대비 약 1.5배 증가됐다고 설명했다. 비트 밀도는 단위 면적당 저장되는 비트(Bit) 수를 의미한다.
삼성은 이번에 양산을 시작한 9세대 V낸드는 차세대 낸드플래시 인터페이스인 ‘Toggle 5.1’을 적용, 기존 8세대 V낸드 대비 33% 향상된 최대 3.2Gbps의 데이터 입출력 속도를 구현했다. 삼성은 저전력 설계 기술을 적용해 이전 세대 제품 대비 소비 전력도 약 10% 개선됐다고 밝혔다.
삼성은 다만 적층 단수를 공개하지 않았으나, 현재 시장의 주력제품인 236단 8세대 V낸드에 비해 22% 가량 증가한 290단 수준인 것으로 알려졌다.
삼성은 더미 채널 홀(Dummy Channel Hole) 제거 기술로 셀의 평면적을 줄였으며, 셀의 크기를 줄이면서 생기는 간섭 현상을 제어하기 위해 셀 간섭 회피 기술, 셀 수명 연장 기술 등 첨단공법을 대거 적용해 품질과 신뢰성을 높였다고 강조했다.
삼성은 특히 9세대 V낸드는 더블 스택 구조로 구현할 수 있는 최고 단수 제품이다. ‘채널 홀 에칭(Channel Hole Etching)’ 기술을 통해 한번에 업계 최대 단수를 뚫는 공정 혁신을 이뤄 생산성이 크게 향상됐다는게 삼성측의 설명이다.
채널 홀 에칭이란 몰드층을 순차적으로 적층한 다음 한번에 전자가 이동하는 홀(채널 홀)을 만드는 기술이다. 특히 적층 단수가 높아져 한번에 많이 뚫을수록 생산효율 또한 증가하기 때문에 대단히 정교하고 고도화된 제조기술이 요구된다.
삼성은 이를 기반으로 PCIe 5.0 인터페이스를 지원하고 고성능 SSD 시장을 확대해 낸드플래시 기술 리더십을 공고히할 수 있는 발판을 마련했다.
허성회 삼성전자 메모리사업부 플래시개발실장(부사장)은 “낸드 제품의 세대가 진화할수록 고용량∙고성능 제품에 대한 고객의 니즈가 높아지고 있어 극한의 기술 혁신을 통해 생산성과 제품 경쟁력을 높였다”며 “9세대 V낸드를 통해 AI 시대에 대응하는 초고속, 초고용량 SSD 시장을 선도해 나갈 것”이라고 밝혔다.
삼성은 TLC 9세대 V낸드에 이어 올 하반기에 QLC(Quad Level Cell) 9세대 V낸드도 본격 양산에 돌입할 예정이다. 이를 통해 AI시대에 요구되는 고용량∙고성능 낸드 플래시 개발에 더욱 박차를 가할 계획이다.
◆메모리 기술리더십 강화...메모리최강 자존심 회복 노려
삼성이 이처럼 낸드플래시 기술리더십 강화에 더욱 고삐를 당기고 있는 이유는 AI열풍으로 인해 D램은 물론 플래시메모리 시장도 고성능 제품을 중심으로 향후 급성장이 예상되고 있기 때문이다.
방대한 AI서버를 필요로하는 거대AI업체와 클라우드업체들의 경우 신규 서버 증설시 데이터 전송 속도 등 고성능 요구를 충족하기 위해 고성능 V낸드를 탑재한 SSD 수요가 동반 상승하고 있다.
AI의 훈련과 추론에서 메모리 수요가 대량으로 발생하고 있고, 이를 위해 대규모언어모델(LLM)과 추론 모델을 위한 데이터 저장에 더 큰 용량이 필요하다. 9세대 V낸드 등 차세대 낸드 경쟁이 달아오르고 있는 이유다.
삼성은 작년 3분기 실적 콘퍼런스콜에서 2030년까지 1천단 V낸드를 개발한다고 밝힌 바 있다. SK하이닉스도 작년 8월 '플래시메모리서밋2023'에서 '1Tb TLC 321단 4D 낸드' 샘플을 공개하며 업계 최초로 300단 이상 낸드 개발을 공식화했다. 하이닉스는 2025년 상반기부터 321단 낸드를 양산한다는 목표다.
마이크론 역시 2022년 세계 최초로 232단 낸드 양산을 시작했다. 후발주자인 중국 최대 메모리 반도체 회사 YMTC(양쯔메모리테크놀로지)도 지난해 232단 낸드 생산에 돌입한 데 이어 올 하반기 300단대 제품을 내놓겠다고 공언했다.
시장조사기관 옴디아에 따르면 AI시장의 폭발적인 수요증가에 힘입어 낸드플래시 매출이 2023년 387억달러에서 2028년 1148억달러로 연평균 24%의 성장률을 기록할 전망이다. 이중 삼성이 압도적 점유율 1위를 달리고 있다.
최근 최다층 5세대 고대역폭메모리(HBM)인 12단 HBM3E와 업계 최고 속도의 LPDDR5X 개발에 잇달아 성공한 삼성이 9세대 V낸드 첫 양산에 나서며 플래시메모리 부문에서도 기술 리더십을 공고히하며 매모리 최강기업의 자존심을 되찾고 있다.
업계 전문가들은 "HBM부문에서 하이닉스에 뒤쳐져 자존심이 구겨진 삼성이 최근 기술 리더십 강화에 박차를 가하며 D램, 플래시메모리 가릴 것 없이 메모리 전방위에서 경쟁기업에 대한 압박 강도를 높이고 있다"고 입을 모은다.
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