삼성전자가 세계 최초로 반도체의 공정 미세화 한계를 극복한 ‘6세대(1xx단) 256Gb(기가비트) 3비트 V낸드’를 기반으로 한 ‘기업용 PC SSD’를 양산해 글로벌 PC 업체에 공급했다.

이번 제품은 100단 이상의 셀을 한 번에 뚫는 단일공정(1 Etching Step)으로 만들면서도 ‘속도·생산성·절전’ 특성을 동시에 향상해 역대 최고의 제품 경쟁력을 확보했다.

삼성전자는 기업용 250GB SATA PC SSD 양산을 시작으로 글로벌 고객 수요 확대에 맞춰 2019년 하반기 512Gb 3비트 V낸드 기반 SSD와 eUFS 등 다양한 용량과 규격의 제품을 계속 출시할 계획이다.

◇100단 이상 쌓아 생산성 높이면서도 성능 향상된 6세대 V낸드

삼성전자는 6세대 V낸드를 통해 역대 최고 데이터 전송 속도와 양산성을 동시에 구현하며 초고적층 3차원 낸드플래시의 새로운 패러다임을 제시했다.

피라미드 모양으로 쌓은 3차원 CTF 셀을 최상단에서 최하단까지 수직으로 한 번에 균일하게 뚫는 공정 기술을 적용해 9x단 이상 V낸드를 생산하는 곳은 현재 업계에서 삼성전자가 유일하다.

삼성전자는 초고난도의 ‘채널 홀 에칭(Channel Hole Etching)’ 기술로 5세대 V낸드 보다 단수를 약 1.4배나 높인 6세대 V낸드를 성공적으로 양산했다.

6세대 V낸드는 전기가 통하는 몰드(Mold) 층을 136단 쌓은 후 미세한 원통형의 구멍을 단번에 뚫어 셀 구조물을 연결함으로써 균일한 특성의 3차원 CTF셀을 만들어 냈다.

일반적으로 적층 단수가 높아질수록 층간의 절연상태를 균일하게 유지하기 어렵고 전자의 이동경로도 길어져 낸드의 동작 오류가 증가해 데이터 판독시간이 지연되는 문제가 발생한다.

삼성전자는 이러한 기술 한계를 극복하기 위해 6세대 V낸드에 ‘초고속 설계 기술’을 적용해 3비트 V낸드 역대 최고속도(데이터 쓰기시간 450㎲ 이하, 읽기응답 대기시간 45㎲ 이하)를 달성했으며 전 세대 보다 10% 이상 성능을 높이면서도 동작 전압을 15% 이상 줄였다.

또한 삼성전자는 6세대 V낸드에서 6.7억개 미만의 채널 홀로 256Gb 용량을 구현함으로써 5세대 V낸드(9x단, 약9.3억개 채널 홀) 대비 공정 수와 칩 크기를 줄여 생산성도 20% 이상 향상시켰다.

특히 6세대 V낸드는 단일공정(1 Etching Step)을 적용해 세 번만 쌓아도 300단 이상의 초고적층 차세대 V낸드를 만들 수 있어 제품 개발 주기를 더 단축할 수 있다.

삼성전자는 차세대 플래그십 스마트폰에서 요구하는 초고속 초절전 특성을 업계 최초로 만족시킴에 따라 향후 글로벌 모바일 시장 선점에 적극 나선다는 계획이다. 또한 차세대 엔터프라이즈 서버 시장의 고용량화를 주도함과 동시에 높은 신뢰성을 요구하는 자동차 시장까지 3차원 V낸드의 사업 영역을 계속 넓혀 나갈 예정이다.

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

한편 삼성전자는 2020년부터 평택 V낸드 전용 라인에서 성능을 더욱 높인 6세대 V낸드 기반 SSD 라인업을 본격적으로 확대할 예정이다.