SK하이닉스, 세계 최초 `128단 4D 낸드` 양산

SK하이닉스가 세계 최초로 128단 1Tbit(테라비트) TLC(Triple Level Cell) 4D 낸드플래시를 개발하고 양산에 나선다고 26일 밝혔다. 지난해 10월 96단 4D 낸드를 개발한 이후 8개월만의 성과이다.
이번에 양산하는 128단 낸드는 업계 최고 적층으로, 한 개의 칩에 3bit(비트)를 저장하는 낸드 셀(Cell) 3600억개 이상이 집적된 1Tb 제품이다. SK하이닉스는 이를 위해 자체 개발한 4D 낸드 기술에 ▲초균일 수직 식각 기술 ▲ 고신뢰성 다층 박막 셀 형성 기술 ▲ 초고속 저전력 회로 설계 등을 적용했다.
특히 이 제품은 TLC 낸드로는 업계 최고 용량인 1Tb를 구현했다. 기존에 SK하이닉스를 포함한 다수 업체가 96단 등으로 QLC(Quadruple Level Cell) 1Tb급 제품을 개발한 바 있으나, 낸드 시장의 주력을 형성하고 있는 TLC로 상용화하기는 SK하이닉스가 상용화했다. SK하이닉스의 장점 중 하나인 '작은 칩사이즈' 특성을 활용했기 때문에 초고용량 낸드의 구현이 가능해진 것이다.
4D 낸드는 지난해 10월 SK하이닉스가 세계 최초로 개발한 CTF(Charge Trap Flash)와 PUC(Peri Under Cell)를 결합한 혁신적 제품이다. 기존 3D CTF 기술과 셀 밑에 주변부 회로를 적층한 PUC 기술을 결합한 것으로, 아파트 옥외주차장을 지하주차장으로 구조 변경해 공간효율을 극대화한 것에 비유할 수 있다.

128단 1Tb TLC 낸드플래시와 개발중인 솔루션 제품들<사진제공=SK하이닉스>

이번에 개발한 128단 1Tb 4D 낸드는 웨이퍼당 비트 생산성이 기존 96단 4D 낸드 대비 40% 향상됐다. 또한 같은 제품에 PUC를 적용하지 않은 경우와 비교해도 비트 생산성이 15% 이상 높다. 낸드 기술은 갈수록 복잡해지고 개발 난이도도 높아지고 있으며 생산 공정수도 증가하고 있다. 그러나 이번에 SK하이닉스는 동일한 4D 플랫폼을 활용해 제품을 개발했고 공정 최적화를 통해 96단 대비 셀 32단을 추가 적층하면서도 전체 공정수를 5% 줄였다. 이를 통해 128단 낸드로의 전환 투자비용을 이전 세대에 비해 60% 절감했다. 특히, 작년 10월 세계 최초로 개발한 CTF 기반 96단 4D 낸드 공정 플랫폼을 그대로 활용해 96단 이후 8개월만에 128단 제품을 개발했다는데에도 의미가 있다.
SK하이닉스는 이번에 양산을 시작한 128단 4D 낸드플래시를 하반기부터 판매하고 다양한 솔루션 제품도 연이어 출시할 계획이다. 이 제품은 한 개의 칩 내부에 플레인(Plane) 4개를 배치한 구조로 데이터 전송속도 1400Mbps를 저전압 1.2V로 구현해 고성능 저전력 모바일 솔루션 및 기업용 SSD의 구현이 가능하다.
오종훈 SK하이닉스 부사장은 "128단 4D 낸드로 SK하이닉스는 낸드 사업의 근원적 경쟁력을 확보하게 됐다"며 "업계 최고 적층, 최고 용량을 구현한 이 제품으로 고객들이 원하는 다양한 솔루션을 적기에 제공할 것"이라고 말했다.
[황순민 기자]