생산성 35%·읽기속도 20% 향상

데이터 전송 속도 33% 개선

반도체를 여러 겹으로 쌓는 ‘적층’ 기술이 반도체 경쟁력을 좌우하는 핵심 과제가 되고 있는 가운데 SK하이닉스가 업계 최고수준인 176단 4D 낸드플래시를 7일 개발했다고 밝혔다. 지난해 6월 128단 4D 낸드플래시를 개발한 이후 1년 6개월만의 성과다.

SK하이닉스는 176단 512Gb(기가비트·사진) TLC(Triple Level Cell) 개발을 완료하고 본격적인 양산에 앞서 컨트롤러 업체에 샘플을 제공했다.

176단 신제품을 통해 SK하이닉스는 업계 최고 수준의 웨이퍼 당 생산 칩 수를 확보했다. 웨이퍼 당 생산 칩 수가 많아지면 성능은 물론 한 판에 생산하는 칩이 많아져 원가를 절감할 수 있다.

신제품은 비트 생산성이 이전 세대보다 35% 이상 향상됐다. 또한 2분할 셀 영역 선택 기술을 새롭게 적용해 셀(Cell)에서의 읽기 속도가 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 내년 중반께 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.

이번에 개발한 176단 낸드는 3세대 4차원(D) 제품이다. SK하이닉스는 2018년 96단 낸드 개발 때부터 성능과 생산성을 동시에 구현한 차별성을 강조하기 위해 낸드 제품을 ‘4D 낸드플래시’로 명명하고 있다. 기존 3D 낸드보다 셀 작동을 관장하는 주변부(peri) 회로를 셀 아래로 옮겨 면적을 줄여 생산 효율(단위 웨이퍼당 생산가능 칩의 수)을 높인 점이 특징이다.

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 극복해 이번 제품을 개발했다고 설명했다.

SK하이닉스는 176단 4D 낸드 기반으로 용량을 2배 높인 1Tbit 제품을 연속적으로 개발해 낸드플래시 사업 경쟁력을 높여 나간다는 방침이다.

정세희 기자