SK하이닉스가 세계 최고층 238단 낸드플래시(사진) 개발에 성공했다고 3일 밝혔다. (사진=SK하이닉스)
글로벌 메모리 반도체 1, 2위인 삼성전자와 SK하이닉스가 차세대 반도체 기술을 대거 공개하며 ‘반도체 초격차 경쟁’에 나섰다. 경기침체 영향으로 반도체 경기가 녹록치 않은 상황에서 전 세계 시장에 ‘K-반도체’의 위력을 과시하고 있다.
4일 삼성전자와 SK하이닉스에 따르면 전날 양사는 미국 산타클라라 컨벤션센터에서 열린 ‘플래시 메모리 서밋 2022’에서 신기술을 선보였다. 플래시 메모리 서밋은 매년 미국에서 열리는 세계 최대 플래시 메모리 업계 컨퍼런스다. 메모리, CPU(중앙처리장치) 등 반도체 업체와 스마트폰, 서버 업체들 등이 참석해 기술을 뽐낸다.
■ SK하이닉스, 세계 최고층 238단 낸드플래시 개발 성공
SK하이닉스는 현존하는 세계 최고층인 238단 낸드플래시 메모리 개발에 성공하면서 메모리 반도체 시장의 역사를 새로 썼다.
SK하이닉스는 전날 미국 ‘플래시 메모리 서밋’에서 238단 512기가비트(Gb) TLC 4D 낸드플래시 신제품을 전격 공개했다. SK하이닉스는 이 자리에서 샘플 제품을 고객사에 납품했고 내년 상반기 중 양산에 들어갈 계획이라고 선포했다.
SK하이닉스 측은 “이번 성과는 지난 2020년 12월 176단 낸드를 개발한 후 1년 7개월 만에 이룬 쾌거”라며 “238단 낸드는 최고층이면서도 세계에서 가장 작은 크기의 제품”이라고 했다. 기존 최고층 낸드는 미국 마이크론의 232단 낸드플래시 메모리였다.
이날 연설에 나선 낸드개발 담당인 최정달 SK하이닉스 부사장은 “SK하이닉스는 4D(4차원) 낸드 기술력을 바탕으로 238단을 개발해 원가와 성능, 품질 면에서 글로벌 1위 경쟁력을 확보했다”며 “기술 한계를 돌파하기 위해 혁신을 거듭할 것”이라고 밝혔다.
낸드플래시는 저장 단위인 ‘셀’을 작은 크기 안에 얼마나 많이 쌓아올리느냐가 기술력이다. 쌓는 단수가 많을수록 동일한 면적의 칩에 많은 데이터를 저장할 수 있어서다. 3차원으로 쌓느냐 4차원으로 쌓느냐에 따라서 단위 당 셀 면적이 줄어들어 효율을 높인다.
SK하이닉스 측은 “지난 2018년 개발한 낸드 96단부터 3D(3차원)를 넘어서 4D 제품을 선보였다”며 “셀 아래에 회로를 배치하는 신기술인 ‘페리 언더 셀’을 적용해 효율을 높였다”고 설명했다.
이에 “238단은 세계 최고 단수이면서 세계 최소 사이즈로 만들어졌다”며 “이전 세대인 176단보다 생산성이 34% 높아진 것”이라고 덧붙였다. 이번 SK하이닉스의 238단 4D 낸드는 전송 속도가 초당 2.4Gb로 이전 세대보다 50%나 빨라졌다. 또 데이터를 읽을 때 쓰는 전력 소모도 21%나 줄였다.
SK하이닉스 관계자는 “이번 238단 메모리는 PC 저장장치에 먼저 공급하고 이후 스마트용과 서버용 고용량 SSD(낸드플래시로 만든 저장매체)로 확대할 계획”이라며 “내년에는 512Gb보다 용량을 두 배 높인 1Tb 제품을 선보일 예정”이라고 밝혔다.
지난 2일(현지시간) 미국 산타클라라 컨벤션센터에서 열린 '플래시 메모리 서밋 2022'에서 삼성전자 메모리사업부 솔루션개발실 최진혁 부사장이 '빅데이터 시대의 메모리 혁신'을 주제로 기조 연설을 하고 있다. (사진=삼성전자)
■ 삼성전자, 기존 대비 20배 빠른 SSD 선보여
삼성전자도 인공지능·머신러닝에 최적화된 차세대 메모리 시맨틱 SSD를 선보였다. 이 SSD는 메모리 읽기 응답 속도를 기존 대비 최대 20배까지 향상시킬 수 있다. 메모리 분야 점유율 1위인 삼성은 SK하이닉스의 최고층 낸드 플래시 공개에도 차세대 메모리 기술을 공개하며 여유로운 모습이다.
삼성전자도 SK하이닉스와 함께 미국 ‘플래시 메모리 서밋’에 참가해 메모리 초격차를 전 세계에 보여줬다. 3D 낸드의 원조는 삼성이다. 지난 2013년 처음으로 수직으로 쌓아올린 3차원 공간에 구멍을 내 각 층을 연결한 ‘수직 낸드’를 세계 최초로 개발한 바 있다.
이러한 기술력 덕분에 삼성전자는 현재 글로벌 낸드플래시 시장 점유율 1위를 차지하고 있다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면, 올해 1분기 글로벌 낸드 시장에서 삼성전자가 35%로 1위, 키옥시아가 18.9%로 2위, SK하이닉스가 18%로 3위를 차지했다. 이어서 웨스턴디지털이 12%로 4위, 마이크론이 10.9%롤 5위다.
삼성전자는 좀 더 진화한 ‘차세대 메모리’를 선보이며 세계 메모리 시장을 선점하려 한다.
이날 삼성전자는 ‘빅데이터 시대의 메모리 혁신’을 주제로 차세대 메모리 솔루션을 공개했다. 메모리사업부 솔루션개발실 최진혁 부사장은 “대량의 데이터를 이동하고 저장, 처리, 관리하기 위한 메모리 기술의 혁신적인 발전이 필요하다”고 강조했다.
최 부사장은 서버 시스템의 공간활용도를 높인 ‘페타바이트 스토리지’, 인공지능·머신러닝에 최적화된 ‘메모리 시맨틱 SSD’, 스토리지를 안정적으로 관리할 수 있는 ‘텔레메트리’ 등 차세대 메모리 솔루션을 소개했다.
특히 삼성전자가 공개한 메모리 시맨틱 SSD는 컴퓨트익스프레스링크(CXL) 인터페이스를 통해 데이터를 전송한다. 내부에 D램 캐시메모리가 있어 데이터 읽기·쓰기를 보다 효과적으로 처리하도록 지원한다.
삼성전자 측은 “인공지능, 머신러닝에서 일반 SSD에 비해 임의 읽기 속도와 응답 속도를 최대 20배까지 향상시킬 수 있다”며 “인공지능, 머신러닝 등 작은 크기의 데이터를 많이 활용하는 분야에서 최적의 솔루션이 될 것”이라고 전망했다.
SSD 사용 환경에서 발생할 수 있는 이상을 사전에 감지하는 ‘텔레메트리’ 기술도 선보였다. SSD 내부에 탑재된 낸드플래시, D램, 컨트롤러 등의 소자뿐 아니라 SSD의 메타데이터를 분석해 발생 가능한 이슈를 사전에 발견하는 것이다.
또한 삼성전자는 앞서 지난 5월에는 업계 최초로 UFS 4.0 메모리를 개발해 8월부터 양산에 들어간다고 밝혔다. 이 메모리는 스마트폰 상에서 고해상도 콘텐츠와 고용량 모바일게임을 위한 대용량 데이터 처리가 가능하다. 또 증강현실과 가상현실 등의 디바이스에도 활용될 수 있어 전망성도 있다.