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SK하이닉스도 90단 낸드 한계 뚫었다고유 기술의 96단 4D 낸드 개발
최진홍 기자  |  rgdsz@econovill.com  |  승인 2018.11.04  11:27:34

[이코노믹리뷰=최진홍 기자] SK하이닉스가 지난달 말 세계 최초로 CTF(Charge Trap Flash)와 PUC(Peri Under Cell)를 결합한 4D 낸드(4D 낸드) 구조의 96단 512Gbit(기가비트) TLC(Triple Level Cell) 낸드플래시 개발에 성공했다고 4일 밝혔다. 연내 초도 생산이 목적이다. D램 중심의 포트폴리오를 타파해 낸드에서 새로운 가능성을 타진한다는 설명이다.

SK하이닉스는 지난 8월 미국 산타클라라(Santa Clara)에서 열린 FMS(Flash Memory Summit) 기조연설(Keynote)을 통해 4D 낸드 기반의 차세대 낸드플래시 솔루션을 적기에 출시한다고 밝힌 바 있다.

   
▲ SK하이닉스가 개발한 96단 512Gbit TLC 4D 낸드플래시와 이를 기반으로 개발 중인 솔루션 제품들(BGA SSD, UFS, M.2 2230 SSD, M.2 2280 SSD). 출처=SK하이닉스

이번 4D 낸드는 기술적 특이점이 상당하다는 평가다. 기존 일부 업체가 플로팅 게이트(Floating Gate) 셀(Cell) 구조에 PUC를 결합한 방식과 달리 3D 낸드에 채용 중인 CTF 셀 구조와 PUC 기술을 결합한 대목에 주목할 필요가 있다. CTF 기반에서는 최초로 PUC를 도입했다는 의미가 있다.

CTF 기술은 기존 2D 낸드에서 주로 채용했던 플로팅 게이트의 한계를 극복한 기술로, 셀간 간섭을 최소화해 성능과 생산성을 혁신적으로 개선한 기술이다. 대부분의 기업들이 차용한 기술이며 PUC 기술은 데이터를 저장하는 셀 영역 하부에 셀 작동을 관장하는 주변부(Peri) 회로를 배치하는 기술이다.

SK 하이닉스의 4D 낸드는 72단 512Gbit 3D 낸드와 비교해 칩(Chip) 사이즈는 30% 이상 줄었고, 웨이퍼(Wafer)당 비트(bit) 생산은 1.5배 증가했다. 한 칩 내부에 플레인(Plane)을 4개 배치해 동시 처리 가능한 데이터(Data Bandwidth)를 업계 최고 수준인 64KByte(킬로바이트)로 2배 늘렸다는 설명이다. 쓰기와 읽기 성능은 기존 72단 제품보다 각각 30%, 25% 향상됐다.

기존 3D 낸드 대비 4D 낸드의 장점인 작은 칩 사이즈를 활용해 스마트폰용 모바일 패키지에 탑재 가능하도록 개발됐다는 평가다. 다중 게이트 절연막 구조와 새로운 설계 기술을 도입했으며 I/O(정보입출구)당 데이터 전송속도를 1200Mbps까지 높였다. 동작전압은 1.2V(볼트)로 낮춰 전력 효율을 기존 72단 대비 150% 개선했다.

SK하이닉스는 96단 512Gbit 4D 낸드로 자체 개발 컨트롤러와 펌웨어를 탑재한 최대1TByte(테라바이트) 용량의 소비자용(Client) SSD를 연내 선보일 계획이다. 72단 기반 기업용(Enterprise) SSD도 내년에 96단으로 체질개선을 완료한다는 설명이다. 차세대 스마트폰에 채용 예정인 UFS(Universal Flash Storage) 3.0 제품도 자체 컨트롤러와 펌웨어를 탑재해 내년 상반기 출시한다. 96단 4D 낸드 기반의 1Tbit(테라비트) TLC와 1Tbit QLC(Quad Level Cell) 제품도 내년 출시한다.

SK하이닉스는 96단 4D 낸드와 동일한 기술을 적용한 차세대 128단 4D 낸드 제품을 동시 개발 중이며, 이를 통해 낸드플래시 사업 경쟁력을 지속적으로 강화해나갈 계획이다. SK하이닉스 NAND마케팅 담당 김정태 상무는 “향후 개발 플랫폼이 될 CTF 기반 96단 4D 제품은 업계 최고 수준의 원가경쟁력과 성능을 동시에 갖춘 SK하이닉스 낸드플래시 사업의 이정표가 될 것”이라면서, “연내 초도 양산을 시작하고, 향후 최근 준공한 M15에서도 본격 양산에 돌입해 고객 요구에 적극 대응할 것이다”고 말했다.

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