낸드플래시 2D→3D 전환 속도전…삼성·SK하이닉스, 발빠른 투자로 격차 벌린다

노동균 기자
입력 2017.05.29 18:26 수정 2017.05.30 07:00
스마트 기기의 성능과 용량 향상에 기여하는 3차원(3D) 낸드플래시가 올해를 기점으로 기존 2D 비중을 넘어설 것으로 관측된다. 3D 낸드플래시 기술을 선점한 삼성전자와 SK하이닉스는 공격적인 투자를 이어가면서 이 시장에서 입지 굳히기에 나섰다.

삼성전자와 SK하이닉스를 중심으로 3D 낸드플래시 투자가 활발하다. 사진은 삼성전자의 중국 시안 반도체 공장 전경. / 삼성전자 제공
낸드플래시는 전원이 꺼지면 데이터가 지워지는 D램과 달리 전원이 꺼져도 데이터가 유지되는 비휘발성 메모리다. 기존 낸드플래시는 평면(2D) 구조에서 미세공정을 발전시켜 같은 공간에 더 많은 데이터를 담을 수 있도록 했다. 하지만 반도체 미세공정이 10나노미터(㎚, 10억분의 1m)대에 접어들면서 좁은 면적에서 집적도를 높이는 데 한계에 봉착했다.

3D 낸드플래시는 평면 구조의 반도체를 수직으로 쌓아 올려 집적도를 높이는 방식을 따른다. 회로를 쌓아 올리는 단 수가 많아질수록 더 많은 데이터를 저장할 수 있다. 2D 낸드플래시가 1층 주택이라면, 3D 낸드플래시는 아파트인 셈이다.

시장조사기관 D램익스체인지는 전체 낸드플래시 시장에서 3D 낸드플래시가 차지하는 비중이 올해 중으로 50%를 초과할 것으로 내다봤다. 상반기 삼성전자를 필두로 하반기에는 SK하이닉스도 4세대 3D 낸드플래시 양산 대열에 합류하면서 3D 낸드플래시로의 세대교체가 임박했다는 전망에서다.

3D 낸드플래시 기술을 주도해온 곳은 삼성전자다. 삼성전자는 2013년 8월 세계 최초로 1세대(24단) 3D 낸드플래시 양산을 시작한 이후 2세대(32단), 3세대(48단)로 매년 적층 수를 늘려왔다. 지난해 말 개발을 완료한 4세대(64단) 낸드플래시는 2분기 중으로 양산을 시작한다.

삼성전자는 경기도 평택 고덕산업단지에 들어설 세계 최대 규모의 반도체 생산라인을 이르면 6월 완공하고, 본격 가동에 들어간다. 삼성전자는 이곳에서 3D 낸드플래시를 주력으로 생산할 예정이다.

삼성전자가 2014년 중국 시안에 준공한 3D 낸드플래시 공장도 증축을 앞두고 있다. 삼성전자는 현재 "시안 공장 투자와 관련해 아직 구체적으로 확정된 사항은 없다"는 입장이다. 하지만 관련 업계는 삼성전자가 실적 발표 당시 시안 2기 라인 증설을 검토 중이라고 언급한 만큼 시기의 차이만 있을 뿐 올해 중으로 추가 증설이 이뤄질 것으로 보고 있다.

SK하이닉스도 최근 적층 수를 72단까지 늘린 4세대 3D 낸드플래시 기술 개발을 완료하고, 3분기부터 본격 양산에 들어간다는 계획이다. 삼성전자가 세대별로 24-32-48-64단으로 적층 수를 늘린 것과 달리, SK하이닉스는 24-36-48-72단으로 3D 낸드플래시 공정을 발전시켰다. 공정은 다르지만, 시장에서는 같은 4세대로 분류한다.

SK하이닉스는 기존 청주 낸드플래시 생산 라인 증설에 나서는 한편, 이천 공장 2층에 3D 낸드플래시 생산 라인을 확충하는 작업을 최근 완료했다. SK 하이닉스는 올해 말까지 3D 낸드플래시 비중을 2D 낸드플래시보다 높인다는 목표를 내걸고, 신규 라인 증설과 기존 2D 라인의 3D 전환에 속도를 낸다는 계획이다.

현재 일본 도시바의 낸드플래시 사업부 인수전에 참여 중인 SK하이닉스는 도시바 인수 성공 여부와 관계없이 연초 책정한 7조원대의 시설투자를 그대로 집행한다는 방침이다. 업계는 SK하이닉스가 세계 낸드플래시 2위 기업인 도시바 인수에 성공할 경우 단숨에 삼성전자에 이은 2위로 도약하는 발판을 마련할 것으로 보고 있다.

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