[The Korea Industry Post(kipost.net)] SK하이닉스가 올해부터 가동을 시작한 경기 이천 ‘M14’라인에 이어 지난 8월 착공한 충북 청주 ‘M15’라인에서 48단 3D낸드플래시를 생산키로 잠정 결론 내렸다. 이 회사는 지난 4월 72단 3D낸드 개발에 성공했지만, 내년 하반기까지는 48단 낸드플래시를 중심으로 생산이 이뤄질 전망이다.

다층 3D낸드, 생산 수율잡기 안간힘

SK하이닉스가 72단 대신 48단을 투자하는 주요 이유는 생산 수율이 개선되지 않고 있기 때문이다. 현재 M14라인에서 양산 중인 48단 3D낸드는 수율이 50% 내외로, 메모리 반도체의 ‘황금 수율’ 90%에 비해 현저히 낮다.

절반을 밑도는 수율을 기록하고 있음에도 수익성은 있다. 낸드플래시 가격은 상승세가 주춤하긴 하지만 지속적으로 오르고 있다. 시장조사업체 IC인사이츠에 따르면 낸드 가격은 올해에만 33% 상승했다. 

도시바가 64단 3D낸드를 생산하는 올해 연말 또는 내년 초까지 이런 추세는 이어질 것으로 예측된다. D램익스체인지가 발표한 지난해 4월 기업간 낸드플래시 평균 거래 가격은 2.02달러, 올해 7월 기준 평균 거래 가격은 3.6달러다. 

특히 구글, 아마존 등 미국 인터넷 기업들의 데이터센터 서버용 솔리드스테이트드라이브(SSD) 수요가 견조하다. 지난해 SSD 시장 규모는 146억9800만달러, 올해 158억2900만달러, 내년 166억9500만달러, 2019년 171억2700만달러다.

3D낸드 플래시 라인의 공정 전환이 비교적 용이하다는 점도 한 가지 이유다. 3D낸드플래시는 32나노미터(nm) 회로 선폭에서 구현하는데, 반도체 공정 중 가장 까다로운 포토 공정 난이도가 낮은 편이다. 또 층수를 높일 때 여유 공간만 확보되면 동일한 증착장비(CVD 및 ALD), 식각장비(에처), 화학적기계연마(CMP) 장비를 추가로 배치하면 된다. 업계 관계자는 “48단 수율부터 높여야 72단 양산도 고려할 수 있을 것”이라며 “일단 48단 낸드를 생산하면서 노하우를 축적할 계획”이라고 말했다.

SSD 컨트롤러 기술 확보도 난제   

SK하이닉스가 72단 3D낸드를 생산해 가시적인 성과를 내기 위해서는 SSD 컨트롤러 기술도 서둘러 확보해야 한다. 그동안 SK하이닉스는 자체 컨트롤러 개발팀을 꾸리는 한편 대만 실리콘모션과 협업하고, 미국 LAMD(현 HMS)를 인수하는 등 기술 확보를 위해 노력해왔다. SK그룹은 SSD 전문 업체인 에센코어도 사들였다. 3D낸드 초기 개발 시기에는 국내 팹리스 티엘아이와 협업하기도 했다. 

하지만 여전히 다층 낸드를 운영할 수 있는 핵심 기술은 보유하지 못하고 있다. 인수 후에도 기대했던 성과를 내지 못한 HMS는 분사도 검토 중이다. 

업계 관계자는 “당장 기대할 수 있는 건 도시바와 SSD 컨트롤러 기술을 제휴하거나 이전 받는 방법”이라고 전했다.

삼성전자와 인텔은 메모리사업부 내 전담부서에서 SSD 컨트롤러를 개발한다. 중앙처리장치(CPU)나 애플리케이션프로세서(AP) 등 시스템LSI 분야에서 쓰는 구동, 통신 기술 등을 응용할 수 있어 고사양 컨트롤러를 조기에 확보하기 유리하다.