(출처: SK 하이닉스)
이미 어제 뉴스에서 많이 보셨을 것으로 생각하지만, SK 하이닉스가 1 Tb 128층 ‘4D’ TLC NAND의 양산 소식을 발표했습니다. 128층 TLC 낸드는 업계 최초로 1Tb라는 용량 역시 TLC 메모리 가운데 가장 높은 것입니다. 이를 이용해서 16개의 1Tb의 낸드를 쌓은 반도체 패키지를 만들 경우 2TB라는 대용량 낸드 플래시 칩 개발이 가능해집니다. 스마트폰이나 태블릿 PC의 용량이 그만큼 늘어날 수 있다는 것입니다. 1TB 제품의 경우에도 8개만 넣으면 되기 때문에 더 작고 효율적인 반도체 패키지가 가능해 집니다.
4D라는 명칭을 붙인 이유는 기존의 3D 낸드에 사용된 CTF (Charge Trap Flash) 구조에 셀 작동을 관장하는 주변부 (peri) 회로를 셀 주변이 아닌 아래 넣은 구조를 사용했기 때문입니다. 이를 PUC (peripheral under cell)이라고 부릅니다. 비유를 하자면 낸드 플래시 셀을 평면에서 아파트처럼 여러 층 쌓아올린 것이 CTF 구조라면 PUC는 여기에 더해 주차장을 지하로 넣어 밀도를 더 높인 것입니다. 이를 통해 면적을 30%까지 줄일 수 있다는 것입니다.
그런데 이런 설명보다 더 관심을 끄는 소식은 176단 낸드의 개발 역시 준비 중이라는 것입니다. 3D 낸드 기술은 200층 정도에서 한계에 도달할 것으로 우려되고 있는데, 고층 건물도 높이가 올라가면 건설이 어려워지는 것처럼 낸드 플래시 메모리 구조 역시 적층 단수가 올라가면서 여러 가지 문제가 생기기 때문입니다. 128단에서 192단이 아니라 176단이 된 이유 역시 그런 것이 아닐까 생각합니다.
아무튼 176단까지 오게 되면 200단 돌파는 눈앞인데, 이 기술적 난관을 어떻게 극복할 수 있을지가 궁금합니다. 낸드 플래시 메모리 업계는 3D 적층과 TLC, QLC 낸드를 통해 공정 미세화에 따른 한계를 돌파해왔지만, 더 적층이 어렵다면 용량 증가가 쉽지 않을 수도 있습니다. 사실 적층은 더 할 수 있다고 해도 적당한 비용으로 양산이 가능한지가 문제입니다.
쉽게 해결할 수 있는 문제는 아니지만, 폭발적으로 증가하는 데이터 시장을 고려하면 기술적 한계를 극복하기 위한 연구가 계속 진행될 것입니다. 2Tb, 4Tb 낸드 양산 소식도 결국은 들을 수 있을 것으로 생각하지만, 더 미래를 생각한다면 상변이 메모리 같은 차세대 비휘발성 메모리가 답일 것 같습니다.
추가로 더 흥미로운 이야기는 SK 하이닉스 자체 컨트롤러를 쓴 데이터 센터 및 소비자용 SSD에 대한 이야기입니다. 2020년 하반기에는 2TB 급 소비자용 SSD 및 16/32TB 데이터 센터용 SSD를 선보일 것이라고 했는데, 과연 시장에서 얼마나 성공할지 주목됩니다.
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