‘초격차 낸드’ 실현… 새 역사 써낸 삼성전자

300단 내외 9세대 양산 성공
데이터 입출력 속도 33% 향상

매번 '초격차' 낸드 적층 기술로 23년째 시장 1위를 유지하고 있는 삼성전자가 올해도 세계 최초로 9세대 V낸드를 양산하면서 역사를 새로이 썼다. 지난 2013년 24단으로 시작한 삼성전자의 V낸드 제품은 거의 매년 단수를 쌓아 올려 9세대는 300단 내외 수준으로 올라가게 됐다.

23일 삼성전자는 더블 스택 구조로 구현할 수 있는 최고 단수를 구현하는 1Tb TLC 9세대 V낸드의 양산을 시작했다고 밝혔다. 낸드는 반도체 셀을 수직으로 쌓아 올리는 적층 기술이 핵심 경쟁력으로 꼽히는 가운데, 삼성전자는 업계에서 가장 높은 단수를 구현한 것에 의미가 있다. 업계에서는 이번 9세대 V낸드가 280~320단 수준으로 적층된 것으로 추정하고 있다.

이를 통해 8세대 대비 데이터 입출력 속도는 33% 향상됐다. 또 저전력 설계 기술을 탑재해 전 세대보다 소비 전력이 10% 개선됐다. 삼성전자는 TLC 9세대 V낸드에 이어 하반기에는 더 고용량, 고성능 제품인 QLC 9세대 V낸드도 양산을 시작할 예정이다.

이렇게 최고 단수를 쌓아 올리는 데 성공한 기술의 핵심에는 '채널 홀 에칭'이 있다. 채널 홀 에칭 기술은 셀을 쌓아 올린 다음 전자가 이동하는 연결 고리, 길목 역할을 하는 '채널 홀'을 만드는 기술이다. 적층 단수가 높아질 수록 채널 홀을 길게 뚫어야 하는 게 기술적 과제인데, 이를 가능케 함으로써 생산성 향상을 이뤘다.

또한 업계 최소 크기 셀과 최소 몰드 두께를 구현해 단위 면적당 저장되는 비트(Bit)의 수인 비트 밀도를 이전 세대 대비 약 1.5배, 업계 최고 수준으로 증가켰다. 이는 '더미 채널 홀제거' 기술로 셀의 평면적을 줄였으며, 셀의 크기를 줄이면서 생기는 간섭 현상을 제어하기 위해 셀 간섭 회피 기술, 셀 수명 연장 기술을 적용해 제품 품질과 신뢰성을 높였다.

지난 2002년부터 낸드플래시 1위 자리를 지키고 있는 삼성전자는 V낸드를 업계 최초로 양산에 성공해 평면에서 수직으로 기술적 대변혁을 일으켰다. 시장이 요구하는 고집적, 고용량을 만족하기 위해 각 세대별 발전을 거듭하며 초고난도 낸드플래시 기술을 꾸준히 확보해 왔고, 지난 2022년 발표한 8세대 V낸드는 3차원 스케일링 기술과 셀 체적 감소에 따른 간섭 현상 제어 기반 기술을 확보하는 등 더욱 차별화된 제품과 솔루션을 적기에 출시하고 있다. 공정 혁신을 통해 2030년까지 1000단 V낸드를 개발하겠다는 목표다.

허성회 삼성전자 메모리사업부 플래시개발실장 부사장은 "낸드플래시 제품의 세대가 진화할수록 고용량·고성능 제품에 대한 고객의 니즈가 높아지고 있어 극한의 기술 혁신을 통해 생산성과 제품 경쟁력을 높였다"며 "9세대 V낸드를 통해 AI 시대에 대응하는 초고속, 초고용량 SSD 시장을 선도해 나갈 것"이라고 밝혔다.