SK하이닉스, 세계 최초 128단 낸드 양산 성공…TLC 낸드 최고 용량

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입력 2019.06.26 13:57
SK하이닉스가 세계 최초로 128단을 쌓은 낸드플래시 개발에 성공했다. 트리플레벨셀(TLC) 방식으로는 가장 큰 1테라비트(Tbit) 용량이다.

SK하이닉스는 세계 최초로 128단 1Tbit TLC 4D 낸드플래시를 개발하고 양산에 돌입한다고 26일 발표했다. 지난해 10월 96단 4D 낸드 개발 이후 8개월이다.

128단 1Tb TLC 낸드플래시./자료 SK하이닉스
128단 낸드는 업계 최고 적층이다. 한 개의 칩에 3bit를 저장하는 낸드 셀(Cell) 3600억개 이상이 집적됐다. 이를 위해 ▲4D 낸드 기술 ▲초균일 수직 식각 기술 ▲고신뢰성 다층 박막 셀 형성 기술 ▲초고속 저전력 회로 설계 등 혁신적인 기술을 적용했다.

TLC 낸드로는 업계 최고 용량인 1Tb를 구현했다. 96단으로 쿼드러플레벨셀(QLC) 1Tb급 제품을 개발한 적은 있지만 TLC로는 업계 최초다. TLC는 성능과 신뢰성이 우수해 낸드 시장의 85% 이상을 차지하는 주력 제품이다. SK하이닉스만의 4D 낸드 장점인 작은 칩사이즈 특성을 활용, 초고용량 낸드 구현이 가능했다고 회사는 설명했다.

4D 낸드는 지난해 10월 SK하이닉스가 세계 최초로 개발한 CTF(Charge Trap Flash)와 PUC(Peri Under Cell)를 결합했다. 기존 3D CTF 기술과 셀 밑에 주변부 회로를 적층한 PUC 기술을 결합했다. 옥외주차장을 지하로 옮긴 것과 같은 구조 변경으로 공간효율을 극대화해 만들었다.

생산성도 크게 향상해, 기존 96단 4D 낸드 대비 40% 개선됐다. 같은 제품에 PUC를 적용하지 않은 경우와 비교해도 비트 생산성이 15% 이상 높다.

SK하이닉스는 이 제품을 기존 4D 플랫폼을 활용해 개발했다. 공정 최적화로 추가 적층에도 전체 공정수를 5% 줄이는 획기적인 성과를 거뒀다. 128단 낸드로의 전환 투자비용을 이전 세대에 비해 60% 가량 절감했다. 회사 관계자는 "작년 10월 세계 최초로 개발한 CTF 기반 96단 4D 낸드 공정 플랫폼을 그대로 활용해 8개월만에 128단 제품을 개발했다는데 의미가 크다"고 소개했다. 업계는 이번 개발에 대해 생산성과 투자효율을 높이고 개발기간은 단축해 SK하이닉스 낸드 사업의 경쟁력을 확보했다고 평가한다.

128단 4D 낸드 개발자들이 기념촬영을 하고 있다./자료 SK하이닉스
SK하이닉스는 이번에 양산을 시작한 128단 4D 낸드플래시를 하반기부터 판매하고 이어 다양한 응용 솔루션을 내놓는다. 내년 상반기에는 차세대 UFS 3.1 제품을 개발해 5G 스마트폰 플래그십 모델에 공급할 예정이다. 현재 스마트폰 업계 최대 용량인 1TByte(테라바이트) 제품을 512Gb 낸드로 구현할 때와 비교해 낸드 개수가 반으로 줄어들어 소비전력은 20% 낮아지고, 두께도 1mm로 얇아진 모바일 솔루션을 제공할 수 있게 된다. 128단 1Tb 4D 낸드 16개를 하나의 반도체 패키지로 구성하면 업계 최고인 2TB 저장용량을 갖는 5G 스마트폰 구현도 가능해진다.

또한, 자체 컨트롤러와 소프트웨어가 탑재된 소비자용 2TB SSD를 내년 상반기에 양산할 예정이다. 이전 세대 대비 20% 향상된 전력 효율을 기반으로 16TB와 32TB SSD도 내년에 출시할 계획이다. AI와 빅데이터 환경에 최적화된 첨단 클라우드 데이터센터에 활용할 수 있을 전망이다. 회사는 128단 4D 낸드와 동일한 플랫폼으로 차세대 176단 4D 낸드 제품도 개발 중이다.

오종훈 SK하이닉스 GSM담당 부사장은 "128단 4D 낸드로 기반 경쟁력을 확보하게 됐다"며 "업계 최고 적층, 최고 용량을 구현한 제품으로 고객들이 원하는 다양한 솔루션을 적기에 제공할 것"이라고 말했다.

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