삼성전자(대표 김기남·김현석·고동진)는 세계 처음으로 반도체의 공정 미세화 한계를 극복한 '6세대(1xx단) 256Gb 3비트(TLC) V낸드'를 기반으로 한 기업용 PC 솔리드스테이트드라이브(SSD)를 양산해 글로벌 PC 업체에 공급했다고 6일 밝혔다.

1xx단 V낸드 양산은 지난 6월부터였다. 지난해 5월 5세대(9x단) 낸드를 양산한 지 불과 1년 1개월만으로, 타사는 내년 1xx단 낸드를 양산할 계획이다.

기술력으로 성능 10%, 생산성 20% 높여… 동작전압은 15% 감소

삼성전자의 1xx단 낸드는 100단이 넘는 셀을 한 번의 식각 공정(1 Etching Step)으로 뚫어 채널을 형성하는 '채널 홀 에칭(Channel Hole Etching)' 기술이 적용됐다.

전기가 통하는 몰드(Mold) 층을 136단 쌓은 후, 미세한 원통형의 구멍을 단번에 뚫어 셀 구조물을 연결, 균일한 특성의 3D 차지트랩플래시(CTF)셀을 만들어 냈다.

9x단 이상 3차원(3D) 낸드를 한 번의 식각 공정으로 생산하는 곳은 삼성전자가 유일하다.

타사는 전체 단 수를 절반으로 나눠 각각 식각을 진행한 다음 이를 쌓아 낸드를 만든다. 종횡비(A/R)가 높아질수록 셀을 최상단에서 최하단까지 수직으로 균일하게 뚫기가 어렵기 때문이다. 예를 들어 128단은 64단 낸드를 2개 쌓아 만드는 식이다.

삼성전자 측은 "세 번만 쌓아도 300단 이상의 초고적층 차세대 V낸드를 만들 수 있어 제품 개발 주기를 더 단축할 수 있다"고 말했다.

여기에 적층 단수가 높아지면 층간 절연상태가 균일하게 유지되지 않고 전자의 이동경로가 길어져 낸드의 동작 오류가 늘어나 데이터를 판독하는 데 오랜 시간이 걸린다.

삼성전자는 이를 극복하기 위해 '초고속 설계 기술'을 적용, 3비트 V낸드 역대 최고 속도인 데이터 쓰기 시간 450㎲ 이하, 읽기 응답 대기시간 45㎲ 이하를 달성했다. 전 세대보다 성능은 10% 이상 향상됐고, 동작 전압은 15% 줄었다.

생산성도 20% 향상시켰다. 5세대 9x단 V낸드에는 약 9억3000여개의 채널 홀을 뚫었지만 6세대 V낸드는 6억7000개에 못미치는 채널 홀을 뚫는다. 구멍을 적게 뚫어 공정 수와 칩 크기를 줄였다.

삼성전자는 차세대 플래그십 스마트폰에서 요구하는 초고속 초절전 특성을 업계 최초로 만족시킴에 따라 향후 글로벌 모바일 시장 선점에 적극 나선다는 계획이다.

기업용 250GB SATA PC SSD 양산을 시작으로 글로벌 고객 수요 확대에 맞춰 올해 하반기 512Gb TLC V낸드 기반 SSD와 임베디드유니버셜플래시스토리지(eUFS) 등 다양한 용량과 규격의 제품을 계속 출시할 계획이다.

서버 시장과 높은 신뢰성을 요구하는 자동차 시장까지 3D V낸드의 사업 영역을 계속 넓혀 나갈 예정이다. 이를 위해 내년부터 평택 V낸드 전용 라인에서 성능을 더욱 높인 6세대 V낸드 기반 SSD 라인업을 본격적으로 확대할 예정이다.

경계현 삼성전자 메모리사업부 솔루션 개발실장 부사장은 "(경쟁사보다)2세대 앞선 초고난도 3차원 메모리 양산 기술 확보로 속도와 전력효율을 더욱 높인 메모리 라인업을 적기에 출시하게 됐다"며, "향후 차세대 라인업의 개발 일정을 더 앞당겨 초고속 초고용량 SSD시장을 빠르게 확대시켜 나갈 것"이라고 말했다.