SK하이닉스가 이번에 양산하는 128단 낸드는 업계 최고 적층으로, 한 개의 칩에 3bit(비트)를 저장하는 낸드 셀(Cell) 3600억개 이상이 집적된 1테라비트(Tb) 제품이다. 낸드플래시는 전원이 꺼져도 데이터가 삭제되지 않는 ‘비휘발성’ 메모리다. 낸드는 스마트폰의 저장장치나 솔리드스테이트드라이브(SSD) 등에 많이 활용된다. 기존에는 평면 구조의 2D 제품이 주류였지만 2010년대 들어 미세공정의 벽에 부딪혔고, 해결책으로 나온 게 3D 낸드다. 반도체를 수직으로 높이 쌓아올려 만드는 것이다.
SK하이닉스는 기존 3D 낸드에 자체 기술인 PUC를 적용, 한 단계 진화했다는 의미로 ‘4D’를 설명한다. PUC는 셀 작동을 관장하는 주변부 회로(페리)를 데이터 저장 영역(셀) 아래에 배치해 공간 효율을 높인 게 핵심이다.
이와 함께 이 제품은 TLC(3비트 단위로 데이터 저장) 낸드로는 업계 최고 용량인 1Tb를 구현했다. TLC는 셀을 3개의 논리적 공간으로 구분해 3비트를 저장할 수 있도록 하는 방식이다. 기존에 SK하이닉스를 포함한 다수 업체가 96단 등으로 QLC(4비트 단위로 데이터 저장) 1Tb급 제품을 개발한 바 있다. QLC는 고용량 제품을 만드는데는 이점이 있지만 성능과 신뢰성에 한계가 있다는 지적을 받아왔다. 4D는 셀을 구동하기 위한 회로들을 셀의 옆이 아닌 아래로 넣어 면적을 줄이고 생산 효율을 높이는 기법이다.
6세대 제품은 전력 효율도 높일 수 있다. 예를 들어 1테라바이트(TB)의 저장장치를 구현하려면 5세대 낸드 칩은 16개가 필요한 데 비해 6세대는 8개면 가능하다. 낸드 칩이 줄어들면 면적뿐 아니라 전력 소비도 줄어들게 된다. 1TB의 경우 6세대 낸드를 적용한 게 5세대보다 전력 소비를 20% 정도 줄일 수 있다고 회사 측은 설명한다.
6세대 제품은 2TB의 메모리 패키지 구성도 가능하다. 현재 규격상 낸드 칩을 16개까지 쌓아 메모리 패키지를 구성할 수 있다. 5세대는 낸드 칩 16개를 쌓으면 1TB인 데 비해 6세대는 2TB가 가능하다. 즉 현재는 저장용량이 최대 1TB인 스마트폰까지 나오고 있는데, 앞으로는 6세대를 활용해 2TB 제품도 가능한 셈이다.
SK하이닉스는 6세대 낸드를 하반기부터 판매하고 이를 활용한 다양한 솔루션 제품도 내놓을 계획이다. 스마트폰용 저장장치뿐 아니라 자체 컨트롤러와 소프트웨어가 탑재된 소비자용 2TB SSD를 내년 상반기에 양산할 예정이다. 또 인공지능(AI)과 빅데이터 환경에 최적화된 첨단 클라우드 데이터센터용 제품도 내년에 내놓을 계획이다.
이종혜 기자
이종혜 기자 hey33@hankooki.com