SK하이닉스, 현존 세계 최고층 '238단 4D 낸드' 개발 성공…내년 상반기 양산

4D 적용 512Gb TLC 7월 개발 완료…미국 마이크론 232단 제쳐

최고층, 최소 면적 제품 구현..."생산성·속도·전력 소모 획기적 개선"

SK하이닉스가 현존 세계 최고층 238단(段) 낸드 개발에 성공했다고 3일 밝혔다. 최근 232단 낸드플래시를 개발한 미국 마이크론을 한 단계 뛰어넘은 기술력으로 평가받는다. 낸드플래시 세계 시장 점유율 1위인 삼성전자도 176단 개발에 머물러 있는 것으로 알려져 있다.

SK하이닉스는 최근 238단 512Gb(기가비트) TLC(Triple Level Cell) 4D 낸드 플래시(Nand Flash) 샘플을 고객에게 출시, 내년 상반기 양산에 들어간다는 계획이다.

회사 측은 “2020년 12월 176단 낸드를 개발한 지 1년 7개월 만에 차세대 기술개발에 성공했다”며 “특히 이번 238단 낸드는 최고층이면서도 세계에서 가장 작은 크기의 제품으로 구현됐다는 데 의미를 둔다”고 밝혔다.

신제품 238단은 단수가 높아진 것은 물론, 세계 최소 크기로 만들어져 이전 세대인 176단 대비 생산성이 34% 높아졌다. 이전보다 단위 면적당 용량이 커진 칩이 웨이퍼당 더 많은 개수로 생산되기 때문이다.

또 238단의 데이터 전송 속도는 초당 2.4Gb로 이전 세대 대비 50% 빨라졌다. 또한 칩이 데이터를 읽을 때 쓰는 에너지 사용량이 21% 줄어, 전력 소모 절감을 통해 ESG 측면 성과도 냈다. 

낸드플래시는 휘발성 메모리 반도체인 D램과 달리 전원을 꺼도 데이터가 날아가지 않는 ‘비휘발성’ 메모리 반도체다. 스마트폰에 사진 음악 동영상 등을 저장하고 재생이 가능한 것은 낸드플래시 덕분이다. 단은 낸드플래시가 데이터를 저장하는 셀(Cell)의 층수다. 238단이란 낸드플래시는 셀을 238겹으로 쌓아 올렸다는 뜻이다. 몇 층으로 셀을 쌓을 수 있느냐에 따라 데이터 저장량이 결정된다.

TLC로 단위 면적당 저장 데이터도 늘어났다. 낸드 플래시는 한 개의 셀에 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 나뉜다. 정보 저장량이 늘어날수록 같은 면적에 더 많은 데이터를 저장할 수 있다.

SK하이닉스는 2018년 개발한 낸드 96단부터 기존 3D를 넘어선 4D 제품을 선보여왔다. 4차원 구조로 칩이 구현되는 4D를 만들기 위해 회사 기술진은 CTF(Charge Trap Flash)와 PUC(Peri Under Cell) 기술을 적용했다. 4D는 3D 대비 단위당 셀 면적이 줄어들면서도 생산효율은 높아지는 장점이 있다고 회사 측은 강조했다.

SK하이닉스는 이날 미국에서 개막한 ‘플래시 메모리 서밋(Flash Memory Summit, FMS) 2022’에서 신제품을 공개했다. 플래시 메모리 서밋은 매년 미국 캘리포니아주 산타클라라에서 열리는 낸드플래시 업계 세계 최대 규모의 콘퍼런스다. 올해 행사 기조연설에서 SK하이닉스는 낸드 솔루션 자회사인 솔리다임(Solidigm)과 함께 공동 발표를 진행했다.

기조연설에 나선 최정달 SK하이닉스 낸드개발담당 부사장은 “4D 낸드 기술력을 바탕으로 개발한 238단을 통해 원가, 성능, 품질 측면에서 글로벌 톱클래스 경쟁력을 확보했다”며 “앞으로도 기술 한계를 돌파하기 위해 혁신을 거듭해 나갈 것”이라고 강조했다.

SK하이닉스는 PC 저장장치인 cSSD(client SSD)에 들어가는 238단 제품을 먼저 공급하고, 이후 스마트폰용과 서버용 고용량 SSD 등으로 제품 활용 범위를 넓혀갈 계획이다. 이어 내년에는 현재의 512Gb보다 용량을 2배 높인 1Tb 제품도 선보일 예정이다. 
 

SK하이닉스가 개발한 238단 4D 낸드 [사진=SK하이닉스]