낸드 최고층 쌓은 SK하이닉스…세계 첫 300단 이상 개발

[아이뉴스24 장유미 기자] SK하이닉스가 업계 최초로 300단 이상 낸드 개발을 진행 중임을 공식화했다.

SK하이닉스는 8일(현지시간) 미국 산타클라라에서 개막한 '플래시 메모리 서밋(Flash Memory Summit, FMS) 2023'에서 321단 1Tb(테라비트) TLC(Triple Level Cell) 4D 낸드플래시 개발 경과를 발표하고 개발 단계의 샘플을 전시했다.

플래시 메모리 서밋(Flash Memory Summit, FMS)은 매년 미국 캘리포니아 주 산타클라라에서 열리는 낸드플래시 업계 세계 최대 규모 컨퍼런스(Conference)다.

낸드플래시는 한 개의 셀(Cell)에 몇 개의 정보(비트 단위)를 저장하느냐에 따라 SLC(Single Level Cell, 1개)-MLC(Multi Level Cell, 2개)-TLC(Triple Level Cell, 3개)-QLC(Quadruple Level Cell, 4개)-PLC(Penta Level Cell, 5개) 등으로 규격이 나뉘는데, 정보 저장량이 늘어날수록 같은 면적에 더 많은 데이터를 저장할 수 있다.

메모리 업계에서 300단 이상 낸드의 구체적인 개발 경과를 공개한 것은 SK하이닉스가 처음이다. SK하이닉스는 321단 낸드의 완성도를 높여 2025년 상반기부터 양산하겠다는 계획도 이날 밝혔다.

SK하이닉스 관계자는 "양산 중인 현존 최고층 238단 낸드를 통해 축적한 기술력을 바탕으로 321단 낸드 개발을 순조롭게 진행하고 있다"며 "적층 한계를 다시 한 번 돌파해 SK하이닉스가 300단대 낸드 시대를 열고 시장을 주도할 것"이라고 강조했다.

321단 1Tb TLC 낸드는 이전 세대인 238단 512Gb(기가비트) 대비 생산성이 59% 높아졌다. 데이터를 저장하는 셀을 더 높은 단수로 적층, 한 개의 칩으로 더 큰 용량을 구현할 수 있어 웨이퍼 한 장에서 생산할 수 있는 전체 용량이 늘었기 때문이다.

최근 메모리 시장은 챗(Chat)GPT가 촉발한 생성형 AI 시장의 성장으로 더 많은 데이터를 더 빠르게 처리하고 저장하기 위한 고성능, 고용량 메모리 수요가 급격히 증가하고 있다.

SK하이닉스는 이러한 수요에 최적화된 차세대 낸드 솔루션 제품인 PCIe 5세대(Gen5) 인터페이스를 적용한 기업용 SSD(Enterprise SSD, eSSD)와 UFS 4.0도 이번 행사에서 소개했다. 또 이 제품들이 업계 최고 수준의 성능을 확보해 고성능을 강조하는 고객들의 요구를 충분히 충족시킬 것으로 기대했다.

SK하이닉스는 이번 제품들을 통해 진일보한 회사의 자체 솔루션 개발 기술력을 바탕으로 다음 세대인 PCIe 6세대와 UFS 5.0 개발에 착수한 사실도 알리며 업계 기술 트렌드를 선도하겠다는 의지도 피력했다.

최정달 SK하이닉스 낸드개발담당 부사장은 행사 기조연설에서 "자사는 4D 낸드 5세대 321단 제품을 개발해 낸드 기술리더십을 공고히 할 계획"이라며 "AI 시대가 요구하는 고성능, 고용량 낸드를 시장에 주도적으로 선보이며 혁신을 이끌어가겠다"고 말했다.

SK하이닉스는 최근 낸드플래시 분야에서 신기술로 삼성전자를 넘어서고 있다는 평가를 받고 있는데, 지난 5월에는 업계 최고층 238단 4D 낸드플래시 양산에도 돌입했다. 이전까지는 낸드플래시 시장 1위인 삼성전자의 236단, 미국 마이크론이 양산한 232단 낸드플래시가 세계 최고층이었다. 키옥시아와 웨스턴디지털은 지난 3월에야 218단 낸드를 공동으로 개발했고 연내 양산할 계획이다.

또 SK하이닉스는 업계 최초로 4D 구조를 도입했다. SK하이닉스는 'PUC(Peri Under Cell)'이라는 기술을 도입했는데, 이는 낸드의 정보 저장 단위인 셀(Cell) 아래에 회로를 집어넣어 공간효율성을 극대화하는 기술이다. 이를 통해 셀을 수직으로, 수평으로도 더 많이 집적할 수 있다는 장점이 있다.

이 같은 상황에서 SK하이닉스가 업계 최초로 300단 이상 낸드 개발을 진행 중임을 공식화하면서 경쟁사인 삼성전자의 움직임도 분주해졌다. 삼성전자는 일단 지난해 10월 236단으로 알려진 '1Tb TLC(Triple Level Cell) 8세대 V낸드'의 양산을 공식화 한 바 있다. 또 오는 2024년에 9세대 V낸드를 양산하고, 2030년까지 1천단 V낸드를 개발하겠다는 계획도 밝혔다.

업계 관계자는 "낸드플래시 메모리 반도체 시장에서 고밀도 제품 개발을 위한 '적층 기술' 경쟁은 점차 치열해지고 있다"며 "삼성전자가 수직 구조 낸드를 2013년 업계 최초로 선보이며 기술 주도권을 확보해왔지만, 최근 들어 SK하이닉스, 마이크론 등 경쟁사들의 추격으로 경쟁이 치열해지고 있는 분위기"라고 말했다.