2021-02-27 17:07 (토)
“최고의 기술력으로 낸드플래시 시장 선도한다”
“최고의 기술력으로 낸드플래시 시장 선도한다”
  • 이성범 기자
  • 승인 2021.01.14 15:50
  • 댓글 0
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업계 최고층 ‘176단 4D 낸드’ 개발한 ‘SK하이닉스’

 

SK하이닉스가 업계 최고층인 176단 512Gb(기가비트) TLC(트리플 레벨 셀) 4D 낸드플래시를 개발했다. 176단 낸드 제품 개발은 미국 메모리 반도체 기업인 마이크론테크놀로지에 이어 두 번째다. SK하이닉스에 따르면 3세대 4D 제품인 이번 176단 낸드는 업계 최고 수준의 웨이퍼당 생산 칩 수를 확보해 이전 세대인 128단 제품보다 비트 생산성을 35% 이상 향상해 원가경쟁력을 높였다. 리치에서는 최고의 기술력으로 낸드플래시 시장을 선도하는 SK하이닉스의 행보를 따라갔다.

 

SK하이닉스가 업계 최고층인 176단 512Gb TLC 4D 낸드플래시를 개발했다고 지난달 7일 밝혔다. 이 회사는 이 제품을 솔루션화하기 위해 지난해 11월 컨트롤러 업체에 샘플을 제공했다.


SK하이닉스는 96단 낸드플래시부터 CTF(Charge Trap Flash)와 고집적 PUC(Peri Under Cell) 기술을 결합한 4D 제품을 시장에 선보이고 있다. 아울러 지난 2018년 96단 낸드플래시부터 CTF 셀 구조와 PUC 기술을 결합해 성능과 생산성을 동시에 구현한 차별성을 강조하기 위해 ‘4D 낸드플래시’로 명명한 바 있다.


차별화된 원가경쟁력 갖췄다

이번에 개발한 176단 낸드는 3세대 4D 제품으로 업계 최고 수준의 웨이퍼 당 생산 칩 수를 확보했다. 이를 통해 비트 생산성은 이전 세대보다 35% 이상 향상돼 차별화된 원가경쟁력을 갖출 수 있게 됐다.


2분할 셀 영역 선택 기술을 새롭게 적용해 셀(Cell)에서의 읽기 속도는 이전 세대 보다 20% 빨라졌다. 또한 공정 수 증가 없이 속도를 높일 수 있는 기술도 적용해 데이터 전송 속도는 33% 개선된 1.6Gbps를 구현했다.


SK하이닉스는 2021년 중반 최대 읽기 속도 약 70%, 최대 쓰기 속도 약 35%가 향상된 모바일 솔루션 제품을 시작으로 소비자용 SSD와 기업용 SSD를 순차적으로 출시하는 등 응용처별 시장을 확대해 나갈 예정이다.


낸드플래시는 층수가 높아지면서 셀 내부의 전류 감소, 층간 비틀림 및 상하 적층 정렬 불량(Stack misalignment)에 따른 셀 분포 열화 현상 등이 발생하게 된다. SK하이닉스는 이러한 어려움을 ▲셀 층간 높이 감소 기술 ▲층별 변동 타이밍(Timing) 제어 기술 ▲초정밀 정렬(alignment) 보정 등 혁신적인 기술로 극복하고 업계 최고 수준의 176단 낸드를 개발했다.


셀 층간 높이 감소 기술은 적층 수가 높아지면 셀 형성을 위한 구멍을 뚫기 어려워지고 저항 증가 및 전류 감소로 성능과 신뢰성을 확보하기 어려워짐에 따른 문제를 해결한다.


이 문제를 해결하기 위해서는 층간 높이를 최대한 낮추는 것이 필요하나 이 경우 셀 간 간섭이 심해지고 공정 불량이 발생할 가능성이 높아진다. 셀 층간 높이 감소 기술은 층간 높이를 낮추면서도 성능과 신뢰성의 열화를 억제하는 공정과 설계 기술로 176단의 층간 높이를 획기적으로 낮추면서도 경쟁력 있는 성능과 신뢰성을 확보한다.


층별 변동 타이밍 제어 기술은 적층 수는 높이고 층고를 낮추다 보면 층간 비틀림 현상 증가와 더불어 셀 산포 열화가 많아지고 이러한 공정 열화로 각 층별 성능과 신뢰성이 저하되는 현상이 발생하는데 이를 해결하기 위해 각 층별 특성에 따라 가하는 전압의 양과 시간을 조절해 셀 특성을 균일하게 유지하고 성능과 신뢰성을 높이는 기술이다.


또한 SK하이닉스는 2017년 72단 제품부터 적용해온 더블 스택 기술을 이번 176단 제품에도 적용했고 그간의 노하우를 기반으로 공정 상 정렬 불일치를 실시간으로 파악하고 구멍의 위치와 크기를 자동으로 보정해주는 기술을 고도화했다.


4D 낸드의 개척자 입지 굳힌다

앞으로 SK하이닉스는 176단 4D 낸드 기반으로 용량을 2배 높인 1Tb(테라비트) 제품을 연속적으로 개발해 낸드플래시 사업 경쟁력을 높여 나간다는 방침이다.
SK하이닉스 낸드개발 담당은 “낸드플래시 업계는 집적도 향상과 생산성 극대화를 동시에 달성하기 위해 기술 개발에 매진하고 있다”며 “SK하이닉스는 4D 낸드의 개척자로서 업계 최고의 생산성과 기술력으로 낸드플래시 시장을 선도해 나갈 것”이라고 밝혔다. 한편, 시장조사기관 옴디아는 2020년 4318억GB인 낸드플래시 시장이 2024년에는 1만3662억GB로 확대되어 연평균 33.4% 성장할 것으로 예상하고 있다.  이성범 기자

 


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