(삼성 전자의 2 세대 V 낸드 이미지. 출처 : 삼성 투모로우 )
삼성 전자가 2014 년 5월 29일 보도자료를 내고 세계 최초로 2 세대 3D V 낸드 메모리의 양산을 시작했다고 발표했습니다. 현재 시점에서 V 낸드를 생산하는 회사는 삼성전자 뿐인데 작년에 1 세대 V 낸드에 이어 벌써 2 세대로 진행한 셈입니다. 이로 인해 낸드 메모리 시장에서 삼성전자의 영향력이 더 확대될 것으로 예측되고 있습니다.
현재 낸드 플래쉬 메모리는 SSD 는 물론 eMMC 형태로 수많은 스마트기기에 사용되고 있습니다. 물론 USB 메모리와 메모리 카드에도 널리 사용되고 있습니다. 그러나 21 세기의 저장 매체라고 불러도 좋을 낸드 플래쉬 메모리에도 여러가지 문제점이 존재합니다. 더 대용량의 낸드 플래쉬를 만들기 위해서 지난 수십년간 공정 미세화가 이뤄졌지만 공정 미세화에 따른 수명 단축과 더불어 미세화 자체도 장벽에 부딪히고 있는 것입니다.
미세 공정이 10 nm 급에 이르게 되면서 현재 낸드 플래쉬는 셀간 간격이 대폭 좁아져 전자가 누설되는 간섭 현상이 심화되는 등 점차 한계에 봉착하고 있습니다. 현재까지 개발된 낸드 플래쉬 메모리는 40 년 전 개발된 플로팅 게이트 (floating gate) 구조를 사용해 게이트에 전하를 저장하는 방식이었습니다. 이 방식은 모두 단층으로 적용되었는데 이는 비유하자면 좁은 토지위에 모두 1 층 단독 주택을 짓는 방식이었습니다.
삼성 전자를 비롯한 낸드 플래쉬 메모리 제조사들은 이를 타개하기 위해 아파트 처럼 수직으로 층을 쌓아서 구성한 V 낸드 (Vertical NAND) 를 연구했습니다. 삼성 전자는 세계 최초로 개발한 2차원 CTF (3D Charge Trap Flash) 기술을 3차원 원통으로 쌓아올려 2013 년 업계 최초로 24 층 V 낸드를 양산하는데 성공했습니다. 당시 양산된 V 낸드는 데이터 센터용의 SSD 에 사용되었습니다. 한층에 기록되는 셀의 크기는 커도 여러층으로 쌓으면 기록 밀도를 높일 수 있는 원리입니다.
(V 낸드 메모리 PR 영상)
(출처 : 삼성 전자 )
새로운 3 차원 CTF 기술은 기존의 플레인 방식 낸드와는 달리 더 기록 밀도를 높이기 위해서는 단지 더 많은 층을 쌓으면 되므로 같은 제조 공정으로도 더 높은 성능의 낸드 플래쉬를 생산 가능하다는 장점이 있습니다. 실제로 2 세대 V 낸드 플레쉬는 24 층에서 32 층으로 적층하는 층은 증가했지만 공정은 1세대와 동일하다고 합니다. 따라서 매우 빠르게 양산이 가능한 것은 물론 원가를 크게 절감할 수 있게 되었습니다. 더 미세한 공정이 낸드 플래쉬 적용을 위해 새로운 라인이 필요했던 것과 비교하면 획기적입니다.
새 V 낸드 플래쉬는 프리미엄 PC 용 SSD 에도 적용되었는데 삼성 전자에 의하면 기존 평면구조 MLC(2bit/Cell) 낸드플래시를 기반으로 한 SSD보다 신뢰도 수명을 2배 늘리면서도 전력 소비량은 20% 절감했다고 합니다. 이 SSD 역시 양산에 들어갔으며 128/256/512 GB 및 1 TB 제품으로 등장할 예정입니다.
(2 세대 V 낸드를 적용한 PC 용 SSD. 출처 : 삼성전자)
V 낸드는 대용량 고성능 SSD 보급에 큰 역할을 할 수 있을 것으로 기대됩니다. 다른 말로 하면 SSD 가 더 저렴해질 수 있다는 이야기겠죠. 이는 앞으로 PC 를 구매하거나 SSD 를 구매할 유저 모두에게 환영할 만한 소식이라고 하겠습니다. 앞으로도 외계인을 더 고문해서 더 좋은 낸드 플래쉬를 개발하기를 기대해 보겠습니다.
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