"낸드서도 초격차 넓힌다"…삼성전자, 업계 최초 290단 '9세대 V낸드' 양산

업계 최초 '1Tb TLC 9세대 V낸드' 양산 성공
차세대 인터페이스 적용 등으로 기술 리더십
SK하이닉스ㆍ마이크론 등 낸드 적층 경쟁 심화

▲삼성전자 9세대 V낸드 제품 (자료제공=삼성전자)

삼성전자가 낸드 시장에서 업계 최초로 '1테라비트(Tb) TLC(Triple Level Cell) 9세대 V낸드' 양산을 시작했다. 인공지능(AI) 시대가 본격적으로 확장함에 따라 삼성전자는 고용량·고성능 제품을 개발해 시장 초격차를 넓힐 계획이다. 이에 업계에서 낸드 적층 경쟁도 심화할 것으로 보인다.

23일 삼성전자에 따르면 이번에 양산하는 9세대 V낸드는 ‘더블 스택’ 구조로 구현할 수 있는 최고 단수 제품이다. 현재 주력인 236단 8세대 V낸드의 뒤를 잇는 제품으로, 290단 수준인 것으로 알려졌다.

더블 스택은 낸드플래시를 두 번에 걸친 '채널 홀 에칭'으로 나눠 뚫은 뒤 한 개의 칩으로 결합하는 방법이다. 채널 홀 에칭은 몰드층을 순차적으로 적층한 다음 한번에 전자가 이동하는 홀(채널 홀)을 만드는 기술이다. 적층 단수가 높아져 한번에 많이 뚫을수록 생산효율 또한 증가하기 때문에 정교화∙고도화가 요구된다.

삼성전자는 업계 최소 크기 셀(Cell), 최소 몰드(Mold) 두께를 구현해 9세대 V낸드의 비트 밀도를 이전 세대 대비 약 1.5배 증가시켰다.

또한 더미 채널 홀 제거 기술로 셀의 평면적을 줄였으며, 셀의 크기를 줄이면서 생기는 간섭 현상을 제어하기 위해 셀 간섭 회피 기술, 셀 수명 연장 기술을 적용해 제품 품질과 신뢰성을 높였다.

9세대 V낸드는 차세대 낸드플래시 인터페이스인 'Toggle 5.1'이 적용돼 데이터 입출력 속도가 8세대 V낸드 대비 33% 향상됐다. 삼성전자는 이를 기반으로 PCIe 5.0 인터페이스를 지원하고 고성능 SSD 시장을 확대해 낸드플래시 기술 리더십을 공고히 할 계획이다.

이와 함께 저전력 설계 기술을 탑재해 이전 세대 제품 대비 소비 전력이 약 10% 개선됐다. 삼성전자는 하반기에는 'QLC(Quad Level Cell) 9세대 V낸드'도 양산할 예정이다.

AI 시대가 본격 도래하면서 고용량·고성능 낸드 수요도 커지고 있다.

시장조사기관 옴디아에 따르면 낸드 매출은 지난해 387억 달러에서 2028년 1148억 달러로 연평균 24%의 높은 성장률을 기록할 것으로 나타났다. 옴디아는 “AI 관련 훈련 및 추론에서 수요가 발생하고 있고, 이를 위해서는 대규모언어모델(LLM) 및 추론 모델을 위한 데이터 저장에 더 큰 용량이 필요하다"고 분석했다.

이에 삼성전자는 지속적인 신기술 확보를 통해 낸드 시장에서 1위 리더십을 강화해 나갈 계획이다. 삼성전자는 지난해 3분기 실적발표 컨퍼런스콜에서 2030년까지 1000단 V낸드를 개발하겠다고 밝히기도 했다.

▲ SK하이닉스가 ‘FMS 2023’에서 공개한 세계 최고층 321단 4D 낸드 개발 샘플 (자료제공=SK하이닉스)

업계에서 낸드 적층 경쟁도 본격적으로 심화할 것으로 보인다.

SK하이닉스는 지난해 8월 미국에서 열린 '플래시 메모리 서밋 2023'에서 '1Tb TLC 321단 4D 낸드' 샘플을 공개하며 반도체 업계 최초로 300단 이상 낸드 개발에 성공한 바 있다. SK하이닉스는 내년 상반기부터 321단 낸드를 양산할 예정이다.

마이크론은 2022년 세계 최초로 232단 낸드 양산을 시작했다. 후발주자인 중국 최대 메모리 반도체 회사 YMTC(양쯔메모리테크놀로지)도 지난해 232단 낸드 생산에 돌입한 데 이어 올해 하반기 300단대 제품을 내놓을 계획이다.