삼성전자, 세계 최초 3차원 메모리 시대 열었다

삼성전자(대표 권오현)가 세계 최초로 3차원 메모리 반도체 시대를 열었다. 삼성전자는 6일 반도 체 미세화 기술의 한계를 극복한 신개념 3차원 수직구

    

삼성전자(대표 권오현)가 세계 최초로 3차원 메모리 반도체 시대를 열었다.

 

삼성전자는 6일 반도체 미세화 기술의 한계를 극복한 신개념 3차원 수직구조 낸드(3D Vertical NAND, 3D V-NAND) 플래시 메모리의 양산을 시작했다고 밝혔다.

 

이번 3차원 수직구조 낸드플래시 메모리는 업계 최대 용량인 128기가비트(Gigabit) 제품이다. 특히 기존 20나노급 대비 집적도가 2배 이상 높아 생산성이 대폭 향상된 것이 특징이다. 이를 위해 삼성전자는 독자 기술인 '3차원 원통형 CTF(3D Charge Trap Flash) 셀구조'와 '3차원 수직적층 공정' 기술을 동시 적용했다.

 

지금까지 양산된 낸드플래시 메모리는 게이트에 전하를 저장하는 방식으로 40여 년 전 개발된 플로팅 게이트(Floating Gate) 구조를 적용했다. 그러나 최근 10나노급 공정 도입으로 셀간 간격이 좁아져 전자가 누설되는 간섭 현상이 심화되는 등 미세화 기술은 물리적 한계에 도달했다.             

 

이에 삼성전자는 단층으로 배열된 셀을 3차원 수직으로 적층하는 구조 및 공정 혁신을 통해 기존 문제점을 극복했다. 이를 통해 간섭현상을 방지하고 기존 디자인별로 별도 설비가 필요했던 방식에서 적층 기술만 있으면 돼 경제적으로 기술개발이 용이해졌다.

 

▲ 3차원 수직구조 낸드플래시 메모리(128Gb) (사진출처 : 삼성전자)

 

3차원 원통형 CTF 셀 구조 기술은 고층빌딩처럼 수직 24단을 쌓는 방식이다. 삼성전자가 지난 2006년 개발한 2차원 CTF 기술을 입체 기술을 입체 기술로 발전시킨 것이다. 이 기술은 전하를 안정적인 부도체에 저장해 위 아래 셀간 간섭 영향을 줄여 준다. 이로 인해 쓰기속도는 2배 이상 빨라지고 셀 수명인 쓰기 횟수(내구 연한)는 제품별로 최소 2배에서 최대 10배 이상으로 대폭 향상되며 소비전력 또한 절반으로 감소됐다.

 

3차원 수직적층 공정은 더 작은 칩 면적에서 최고 집적도를 실현하는 기술이다. 삼성전자는 높은 단에서 낮은 단으로 구멍을 뚫어 전극을 연결하는 에칭(Etching) 기술과 각 단 홀에 수직 셀을 만드는 게이트 패턴 기술을 개발했다.

 

삼성전자는 10나노급 이하 반도체 기술의 한계를 뛰어 넘어 향후 1테라(Tera) 비트 이상 낸드플래시를 출시할 계획이다. 최정혁 삼성전자 메모리사업부 플래시개발실장 전무는 "단수는 밝힐 수 없지만 5년 내 1TB 이상 제품 양산이 가능할 것으로 예상된다"며 "V낸드를 적용하면 SSD 제품이 향후 TB급으로 발전해도 지금의 256GB급 정도의 가격으로 구입할 수 있을 것"이라고 말했다.

 

V낸드는 SSD에 가장 먼저 탑재된다. 삼성전자는 일반적인 SSD보다는 높은 신뢰성이 요구되는 데이터센터나 서버 등에 V낸드를 제공할 계획이다. 이어 내년 완공되는 중국 시안 공장에서 본격적인 V낸드 양산에 나설 예정이다.

 

최정혁 전무는 "수 년간 임직원 모두가 기술적 한계 극복을 위해 혁신 기술 개발에 매진한 결실"이라며 "향후 지속적으로 집적도를 높이고 성능을 향상시킨 차세대 제품을 연이어 출시해 세계 IT 산업 발전에 기여할 것" 이라고 말했다.

 

한편 시장 조사기관에 의하면 세계 낸드플래시 메모리 시장은 올해 236억불에서 2016년 308억불로 지속 성장할 것으로 예상된다.

 

김윤경 기자 [e-mail]

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