[서울=뉴스핌] 심지혜 기자 = SK하이닉스가 세계 최초로 CTF(Charge Trap Flash)와 PUC(Peri Under Cell)를 결합한 96단 4D 낸드플래시 개발에 성공했다. 이는 생산성과 비용, 두 마리 토끼를 잡을 수 있어 SK하이닉스 사업 경쟁력 제고에 도움이 될 전망이다. 

SK하이닉스는 CTF와 PUC를 결합한 4D 낸드 구조의 96단 512Gbit(기가비트) TLC(Triple Level Cell) 낸드플래시 양산을 연내 시작한다고 4일 밝혔다. 512Gbit 낸드는 칩 하나로 64GByte(기가바이트)의 고용량 저장장치 구현이 가능한 고부가가치 제품이다.

◆ CTF와 PUC 최초 결합..."성능+생산성 둘다 잡아"

4D 낸드는 3D 낸드에 채용 중인 CTF 셀(Cell) 구조에 PUC 기술을 결합한 것이다. 기존 일부 업체가 플로팅 게이트(Floating Gate) 셀 구조에 PUC를 결합한 방식과 다르다.

CTF 기술은 기존 2D 낸드에서 주로 채용했던 플로팅 게이트의 한계를 극복한 기술로, 셀간 간섭을 최소화해 성능과 생산성을 개선한 기술이다. 현재 국내 업체들을 포함한 대부분의 주요 낸드플래시 업체들이 CTF를 채용 중이다.

PUC 기술은 데이터를 저장하는 셀 영역 하부에 셀 작동을 관장하는 주변부(Peri) 회로를 배치하는 기술이다. 이는 아파트 옥외주차장을 지하주차장으로 구조 변경해 공간효율을 극대화 하는 것에 비유할 수 있다.

SK하이닉스에 따르면 CTF 기반에 PUC를 도입하면 성능과 생산성을 동시에 높일 수 있어 의미가 있다. 제품의 정식 이름은 'CTF 기반 4D 낸드플래시'다.

4D 낸드는 72단 512Gbit 3D 낸드보다 칩 사이즈가 30% 이상 작고, 웨이퍼(Wafer)당 비트(bit) 생산은 1.5배 많다. 한 칩 내부에 플레인(Plane)을 4개 배치해 동시 처리 가능한 데이터(Data Bandwidth)는 업계 최고 수준인 64KByte(킬로바이트)로 2배 늘렸다. 

쓰기와 읽기 성능은 기존 72단 제품보다 각각 30%, 25% 향상됐다. 기존 3D 낸드 대비 칩 크기가 작아 스마트폰용 모바일 패키지에도 탑재할 수 있다. 

또한 4D 낸드 1개는 256Gbit 3D 낸드 2개를 완벽하게 대체해 원가 측면에서도 유리하다. 

다중 게이트 절연막 구조와 새로운 설계 기술을 도입해 I/O(정보입출구)당 데이터 전송속도를 1200Mbps까지 높이고, 동작전압은 1.2V(볼트)로 낮춰 전력 효율을 기존 72단 대비 150% 개선했다.

◆ 4D 낸드 기반 고용량·고성능 솔루션 라인업 강화

SK하이닉스는 4D 낸드로 자체 개발 컨트롤러와 펌웨어를 탑재한 최대 1TByte(테라바이트) 용량의 소비자용 솔리드스테이트드라이브(SSD)를 연내 선보일 계획이다. 72단 기반 기업용(Enterprise) SSD도 내년에 96단으로 전환할 예정이다.

차세대 스마트폰에 채용 예정인 UFS(Universal Flash Storage) 3.0 제품도 4D 낸드를 채용한다. 이는 향후 5G를 포함한 모바일 기기의 고용량화와 고성능화에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 

SK하이닉스는 96단 4D 낸드 기반의 1Tbit TLC와 1Tbit QLC(Quad Level Cell) 제품도 내년 중 출시 예정이다.

김정태 SK하이닉스 NAND마케팅 담당 상무는 "CTF 기반 96단 4D 제품은 원가경쟁력과 성능을 동시에 갖췄다"며 "연내 초도 양산을 시작하고, 최근 준공한 M15에서도 본격 양산에 돌입해 고객 요구에 적극 대응할 것"이라고 말했다.

한편, SK하이닉스는 96단 4D 낸드와 동일한 기술을 적용한 차세대 128단 4D 낸드 제품을 개발 중으로 이를 통해 낸드플래시 사업 경쟁력을 지속 강화해 나간다는 방침이다. 

sjh@newspim.com