삼성전자가 평택 반도체 공장 18라인에서 차세대 3D 낸드플래시 생산을 확대한다.
삼성전자는 15일 메모리 셀을 64단으로 쌓은 4세대 64단 256기가비트(Gb) 3D V낸드플래시를 본격 양산한다고 밝혔다. 이 제품은 셀 하나당 3비트(bit)를 저장할 수 있는 트리플레벨셀(TLC) 구조다.
삼성전자는 지난 1월부터 세계 B2B 고객사에 4세대 256Gb 3D 낸드플래시 기반 솔리드스테이트드라이브(SSD) 공급을 시작했다. 증산을 통해 모바일용 임베디드유니버셜플래시스토리지(eUFS), 소비자 SSD, 메모리 카드 등으로 해당 제품 적용을 확대한다. 월 생산 기준 4세대 제품 비중을 연내 50% 이상으로 늘린다는 계획을 세웠다.
이 제품에는 초고집적 셀 구조와 공정, 초고속 동작 회로 설계, 초고신뢰성 차지트랩플래시(CTF) 박막 형성 3가지 혁신 기술이 적용됐다. 기존 3세대 48단 제품보다 속도와 생산성, 전력 효율 모두 30% 이상 향상됐다.
삼성전자 3D 낸드는 메모리 최소 단위인 셀을 만들 때 수십 개의 단을 쌓아 올리고 위에서 아래로 수십억개의 미세 구멍(Hole)을 균일하게 뚫어 수직으로 적층하는 원통형 CTF 셀 구조로 돼 있다. 통산 3D 낸드플래시는 단수가 높아질수록 구조가 틀어지거나 최상단과 최하단 셀의 특성 차이가 생길 우려가 있다. 삼성전자는 '9-홀'이라는 초고집적 셀 구조와 공정 기술을 개발해 각 층마다 균일하게 구멍 패턴을 형성하고 전체 단의 하중을 분산해 한계를 극복했다. 이 같은 구조라면 셀을 90단 이상으로 쌓을 수 있어 1테라비트(Tb) 용량 구현도 가능하게 됐다는 것이 삼성전자의 설명이다.
신제품은 초고속 동작 회로 설계로 초당 1기가비트(Gb)의 데이터를 전송하며, 셀에 데이터를 기록하는 속도(tPROG)도 10나노급 평면형 낸드 대비 약 4배, 기존 3세대 3D 낸드보다 약 1.5배 빠른 500마이크로초(μs:100만분의 1초)를 달성했다.
4세대 V낸드는 동작전압을 3.3볼트(V)에서 2.5V로 낮춰 총 소비전력 효율도 30% 이상 높였다. 원자 단위로 제어할 수 있는 CTF 박막을 형성해 셀 크기를 줄이면서도 쓰기, 지우기 특성 수명을 높였고, 셀과 셀사이의 데이터 간섭 현상을 최소화하는 제어 기술(채널 박막화)도 구현해 3세대 대비 신뢰성도 20% 향상시켰다.
경계현 삼성전자 메모리사업부 플래시개발실 부사장은 “테라 3D 낸드플래시 시대를 앞당기기 위해 임직원 모두 혁신 기술 개발에 전념했다”면서 “앞으로도 차세대 제품을 적기 개발해 글로벌 IT기업과 소비자가 만족하는 솔루션을 제공하겠다”고 말했다.
삼성전자는 지난 15년 간 3D 낸드플래시 관련 500건 이상의 핵심 특허를 개발, 미국과 일본을 포함한 세계 각국에 출원을 완료했다.
한주엽 반도체 전문기자 powerusr@etnews.com