삼성전자 또 세계 최초 기술로 '반도체 초격차' 과시

삼성 또 세계 최초 기술로 ‘반도체 초격차’ 과시

기사입력 2018-11-16 11:23

6세대 V낸드플래시 포함 차세대 로드맵 발표 
"100단 이상 낸드플래시 내년 양산, EUV D램 개발"

삼성전자는 미국 실리콘밸리에 위치한 삼성전자 미주법인(DSA) 사옥에서 '삼성 테크 데이(Samsung TechDay) 2018'을 개최하고, 차별화된 기술로 고객의 가치창출을 극대화 할 수 있는 차세대 반도체 솔루션을 소개했다. (삼성전자 제공)© News1

(서울=뉴스1) 장은지 기자 = 삼성전자가 미국 실리콘밸리에서 D램, 낸드플래시, 파운드리 분야 세계 최초 기술을 공개했다. 캐나다 몬트리올에선 7번째 AI(인공지능) 연구기지를 설립했다.

시장 전망이 부정적일 수록 세계 최초의 최첨단 기술로 경쟁사를 압도해 기술리더십을 높이는 삼성전자 특유의 '초격차' 전략이다. 시장에서 메모리 반도체 고점논란이 불거지자 차세대 신기술을 돌파구로 제시했다.

지난 17일(현지시간) 삼성전자가 실리콘밸리서 개최한 '삼성 테크데이 2018'의 주요 발표내용은 삼성전자의 미래를 책임질 차세대 반도체 기술이었다. 

이날 공개한 120단의 6세대 V낸드플래시와 3D적층 기술을 활용한 서버용 D램모듈, EUV(극자외선 장비)공정 기반의 D램 등은 모두 삼성전자가 세계 최초로 도전한 기술이다. '2등이 따라올 생각조차 하지 못하게 차이를 벌리는' 삼성전자 특유의 초격차 승부수다. 

삼성전자 메모리 플래시 개발실 경계현 부사장은 "초고속·최단 응답·저전압 설계기술이 적용된 업계 최초 5세대 V낸드플래시 개발로 초격차 기술 리더십을 확보한 데 이어, 6세대 V낸드 역시 내년 양산 예정이다"라고 밝혔다. 

6세대는 적층단수를 100단 이상으로 높이며 기존 기술의 한계를 뛰어넘었다. 

특히 기존 '싱글스택(1 Stack)'의 한계 연장과 신개념 설계를 통해 3비트 V낸드플래시 역대 최고 성능을 구현한다는 계획이다. 경쟁사들이 쓰는 '더블스택' 방식보다 공정과정을 줄일 수 있어 원가와 수율 측면에서 유리하다. 

'더블스택'은 다층구조로 적층하는 것으로 적층수를 빠르게 높일 수는 있지만 더 많은 공정과정이 필요한 단점이 있다. 공정수가 많을수록 원가가 높아지기 때문이다. 삼성전자는 이같은 난제를 풀어 '싱글스택' 방식에 성공, 3D 낸드플래시 분야에서 압도적 경쟁력을 자랑하고 있다. 

반도체업계의 격전이 치열한 3차원 구조의 3D낸드 플래시 기술은 회로선폭을 줄여 집적도를 높여온 기존의 2D 낸드 기술이 10나노대에서 막히면서 탈출구로 나온 해법이다. 

반도체를 아파트처럼 쌓아올려 집적도를 높이고 저장 용량을 늘린 것이다. 이 기술은 수직 적층이 핵심이다. 기존 반도체가 1층짜리 주택이라면 100단 3D낸드는 100층짜리 아파트라고 이해하면 된다. 

삼성전자의 3D낸드플래시 기술은 데이터를 저장하는 셀을 만들 때 수십 개의 단을 쌓아 올려 위에서부터 하단까지 수십억 개의 미세한 홀(Hole, 구멍)을 균일하게 뚫어 수직으로 셀을 적층하는 '3차원(원통형) CTF 셀 구조'로 되어 있다. 

그러나 단수가 높아질수록 형성한 구조가 틀어지거나 최상단과 최하단 셀의 특성 차이가 생기는 등 물리적 한계가 있었다. 이에 삼성전자는 '9-Hole'이라는 '초고집적 셀 구조·공정' 기술을 개발해 각 층마다 균일한 홀 패턴을 형성하고 전체 단의 하중을 분산해 한계를 극복했다. 

삼성전자 측은 "90단 이상의 수직 적층 한계를 극복해 반도체 칩 하나에 1조개 이상의 정보를 저장하는 '1테라(Tera) 비트 V낸드' 시대를 여는 원천 기술도 확보했다"고 설명했다.

삼성전자가 독보적 세계 1위를 차지하고 있는 D램에서도 세계 첫 EUV 기반 개발을 공식화했다. 기존 멀티패터닝 방식에서 EUV 공정으로의 첫 전환이다.D램 양산의 EUV 적용은 늦어도 2020년 16나노(nm) 공정을 목표로 하고 있지만, 이를 17나노 공정으로 앞당겨 일부 적용하는 방안도 거론된다.

EUV 활용 양산은 반도체 미세화(Scaling)의 가장 큰 '변곡점'으로 꼽힌다. 10나노대에 접어든 반도체 미세화의 한계가 뚜렷해 반도체업계가 직면한 기술적 난제들을 극복하려면 기존의 '멀티 패터닝' 방식으론 제한적이기 때문이다. D램에 EUV를 적용하는 것은 까다롭고 난이도가 높은 공정이다. 삼성전자가 처음 도전하는 EUV 활용 D램 양산 수율이 얼마나 나오게 될지 업계가 촉각을 곤두세우고 있다. 

삼성전자는 파운드리 사업에서 이미 7나노 로직 공정에 EUV를 쓰고 있다. 인텔과 TSMC 등도 7나노 공정부터 EUV 사용을 결정했다. SK하이닉스도 D램에서 2019년 이후 1z(10나노대 초반) 공정부터 일부 활용할 계획이라고 밝힌 바 있다.

삼성전자 반도체의 1등 효자 제품인 서버D램도 진화를 거듭했다. 삼성전자는 이날 세계 최초로 서버용 D램 솔루션 '256GB 3DS RDIMM'을 공개했다. 반도체업계에서 가장 몸값이 높은 서버용 D램 솔루션으로, 초고용량·초고속 데이터 처리에 특화된 기술이다.

이날 처음 공개한 D램 솔루션은 차세대 초고성능·초고용량 스펙으로, '인메모리 데이터베이스(In Memory DataBase)' 플랫폼 개발에 최적화한 것이 특징이다. '3DS (ThreeDimensional Stacking) RDIMM (Registered Dual In-Line Memory Module)은 실리콘 3D 적층 기술을 활용·연결해 고속으로 동작할 수 있게 만든 서버용 D램 모듈이다. 

삼성전자가 지난해 양산을 시작한 업계 최대 용량의 10나노급 16Gb DDR4 D램을 탑재해 기존 '128GB RDIMM' 대비 용량 2배 확대, 소비전력효율은 30% 개선됐다. '인메모리 데이터베이스'란 중앙처리장치의 정보를 처리하는 메인메모리(주기억장치)에 초대용량의 데이터를 저장해 처리 속도를 향상시키는 기술을 말한다.

삼성전자는 공급이 가장 부족한 서버D램 시장에서 경쟁사가 추격하기 힘든 프리미엄 솔루션들을 연이어 내놓으며 시장 선도 입지를 굳히는 전략을 펴고 있다. 

서버 D램은 없어서 못 판다는 말이 나올 정도로 공급이 부족해 모바일 D램보다 20% 이상의 가격 프리미엄을 받는 '효자'제품이다. 가장 공급이 부족한 서버 D램 시장은 북미와 중국의 인터넷데이터센터(IDC) 증설이 글로벌 수요를 끌어올릴 것으로 전망된다. IoT(사물인터넷), AI(인공지능) 등에 필수적인 클라우드 서비스의 확대로 올해도 전세계 서버 시장이 30% 이상 고공 성장을 이어갈 것이란 게 업계 예상이다. 

삼성전자 측은 "차세대 IT 시장에 최적화된 메모리 기술을 선행 개발해 격차를 벌려 수익성을 지키겠다는 전략을 분명히 했다. 평택 라인에서 V낸드플래시와 D램 양산 규모를 지속 확대하겠다"며 "향후 GDDR6 그래픽 D램, LPDDR5 모바일 D램이 차세대 시스템에 탑재되면서 5G, 엣지 서버 컴퓨팅 등 새로운 프리미엄 시장을 지속 창출할 것"이라고 강조했다.

[e-mail]