삼성·SK, 선단 공정 개발 불붙었다···AI 메모리 주도권 '혈투'

삼성전자, QLC 9세대 V낸드 업계 최초 양산

SK하이닉스, 세계 첫 10나노급 1c D램 개발

2026년 HBM에 적용···선단 노드 활용률 확대

그래픽=박혜수 기자

AI(인공지능)로 고용량, 초고속을 요구하는 메모리 수요가 커지면서 삼성전자와 SK하이닉스가 선단 공정 경쟁을 확대하고 있다.

최근 삼성전자는 1Tb(테라비트) QLC(Quad Level Cell) 9세대 V낸드를 업계 최초로 양산했다고 밝혔다. 메모리 일종인 낸드플래시는 데이터 저장 방식에 따라 셀 당 정보(비트 단위)가 다르게 저장되는데 셀 하나에 1개의 비트를 저장하면 S(Single)LC로, 이보다 4배 많은 4비트를 저장하면 QLC로 불린다. 정보 저장량이 늘어날수록 같은 면적에 더 많은 데이터를 저장할 수 있어 고용량 제품을 구현할 수 있다.

QLC 기반 낸드 시장은 SK하이닉스가 이끌고 있다. SK하이닉스 자회사 솔리다임은 업계 유일의 60TB(테라바이트) 이상 QLC 서버용 솔리드스테이트드라이브(eSSD)를 양산 중이며 내년에는 SK하이닉스도 300TB 제품을 선보일 예정이다. 삼성전자는 이번에 사용처와 제품 용량 등을 공개하지 않았으나 eSSD 위주로 응용처를 점차 늘리기로 했다.

서버용 SSD 수요는 크게 확대될 전망이다. 시장조사업체 트렌드포스는 "엔비디아의 H100, H20, H200 제품이 출시되면서 4TB 및 8TB T(Triple)LC eSSD 주문이 늘어났다"며 "올해 AI 관련 SSD 용량은 45EB(엑사바이트)를 초과할 것"이라고 분석했다. 그러면서 "향후 수년간 AI 서버는 SSD 수요에서 연평균 60% 이상의 성장률을 견인할 것"이라고 내다봤다.

SK하이닉스는 지난달 말 세계 최초로 10나노미터(㎚·10억분의 1m)급 6세대(1c) 미세공정을 적용한 16Gb(기가비트) DDR5 D램을 개발했다고 전했다. 이전 세대 대비 동작 속도는 11% 빨라졌고 전력효율은 9% 이상 개선됐다는 설명이다. D램 제조사는 1세대(1x)를 출하한 이후 다음 세대 제품 명칭을 1y(2세대), 1z(3세대), 1a(4세대), 1b(5세대) 등으로 명명했다. 주로 데이터센터에 활용될 1c DDR5는 내년부터 본격 양산된다.

삼성전자도 지난 3월 미국 캘리포니아주 마운틴뷰에서 열린 글로벌 반도체 학회 '멤콘(MemCon) 2024'에서 올해 말 10나노급 6세대 D램 양산에 나서겠다고 밝혔다. 또 2026년에는 10나노급 7세대 제품을, 2027년 이후에는 한 자릿수 단위의 D램 생산에 도전하겠다는 계획이다. 앞서 삼성전자는 2020년 업계 최초로 EUV(극자외선)를 활용한 D램을 고객사에 공급했고 2022년에도 10나노급 1b D램을 처음으로 개발한 바 있다.

D램 양산에 미세회로 '전쟁'은 고대역폭메모리(HBM)로 옮겨붙을 전망이다. SK하이닉스는 1c 기술을 오는 2026년 개발이 예상되는 7세대 HBM인 HBM4E부터 적용한다는 방침이다. 현재 HBM에 사용되는 D램은 주로 4세대, 5세대 공정이 적용되고 있으나 HBM 시장을 선도하는 SK하이닉스가 6세대 미세공정을 활용하기로 한 만큼 선단 노드 활용이 확대될 것으로 보인다.