삼성전자, 차세대 메모리 열쇠는 ‘모바일·V낸드’

삼성전자는 지난해 8월 세계 최초로 3차원 수직구조 낸드 플래시 메모리 개발에 성공했다. 사진=삼성전자 제공

삼성전자가 세계 D램 시장에서 20년여 간 1위를 유지하고 있다. 특히 향후 PC용 D램 시장을 뛰어넘을 것으로 예상되는 모바일 D램 시장에서는 50%가 넘는 점유율을 차지하고 있어 전망도 밝은 편이다.

하지만 세계 D램 시장은 오랫동안 치열한 경쟁이 이어지면서 부침이 적지 않았기 때문에 뒤처지지 않기 위해 끊임없는 기술 개발이 요구되고 있다. 또한 삼성전자는 차세대 먹거리로 지목되는 낸드플래시에서도 세계 최초 ‘3차원 수직구조’라는 개념을 적용해 미세공정 한계를 뛰어넘고 있다.

삼성전자는 지난해 연말 세계 최초로 차세대 8Gb LPDDR4 모바일 D램 개발에 성공했다. 이로써 지금까지 LPDDR3 규격에 머물러 있던 모바일 D램 시장은 LPDDR4로 세대교체를 이룰 것으로 전망된다.

특히 삼성전가 개발한 8Gb LPDDR4 모바일 D램은 삼성전자가 독자 개발하고 제덱(JEDEC)이 표준으로 확정한 LVSTL(Low Voltage Swing Terminated Logic) IO 인터페이스 기술을 적용해 기존 LPDDR3 보다 2배 빠른 데이터 처리속도인 3200Mb/s를 구현했다. 1.1볼트(V) 저전력 아키텍쳐를 적용해 소비전력도 40% 낮췄다.

현재 삼성전자는 현재 ‘4Gb LPDDR3 모바일 D램’으로 시장을 주도하고 있으며 지난해 11월부터 6Gb LPDDR3 모바일 D램을 양산 중이다. 8Gb LPDDR4 모바일 D램은 내년부터 본격 공급함에 따라 향후 시장에서 6기가비트 이상의 대용량 모바일 D램 비중이 빠르게 확대될 것으로 전망된다.

삼성전자가 지난해 8월 세계 최초로 개발에 성공한 3차원(3D) 낸드플래시 제품(V낸드)도 올해부터 본격 양산에 들어가면서 삼성전자의 새로운 수익원이 될 전망이다. V낸드 반도체 미세화 기술의 한계를 극복한 신개념 3차원 수직구조 낸드플래시다.

이번 3차원 수직구조 낸드플래시 메모리는 업계 최대 용량인 128Gb 제품을 향후 5년 안에 1테라(Tera) 비트 이상 낸드플래시를 출시할 수 있는 원천 기술을 확보했다.

삼성전자의 독자 기술인 ‘3차원 원통형 CTF(3D Charge Trap Flash) 셀구조’와 ‘3차원 수직적층 공정’ 기술이 동시 적용됐다.

‘3차원 원통형 CTF 셀’은 전하를 안정적인 부도체에 저장해 위아래 셀간 간섭 영향을 대폭 줄여 준다. 이로써 쓰기속도는 2배 이상 빨라지고 셀 수명인 쓰기 횟수(내구연한)는 제품별로 최소 2배에서 최대 10배 이상으로 대폭 향상 됐다. 또한 소비전력은 절반으로 감소됐다.

‘3차원 수직적층 공정’은 더 작은 칩 면적에서 최고 집적도를 실현하는 기술로 삼성전자는 높은 단에서 낮은 단으로 구멍을 뚫어 전극을 연결하는 에칭(Etching) 기술과 각 단 홀에 수직 셀을 만드는 게이트 패턴 기술 등 독창적이고 획기적인 공정 기술을 개발했다.

D램과 함께 대표적인 메모리 반도체 제품인 낸드플래시는 앞으로 시장규모도 확대될 것으로 예상된다.

시장조사기관 가트너에 따르면 낸드플래시 시장은 올해 326억6000만달러 규모로 예상되며 2015년 354억400만달러, 2016년 401억1700만달러, 2017년 435억6800만달러로 커질 전망이다.

삼성전자는 지난해 3분기 기준 낸드플래시 시장에서 38.4%의 점유율로 1위를 기록 중이다. 이에 기존의 낸드플래시 시장 지배력을 바탕으로 차세대 낸드플래시 시장에서도 V낸드를 앞세워 1위 자리를 굳힐 계획이다.

강길홍 기자 slize@