SK하이닉스가 세계 최초로 128단 1테라비트(Tbit) 트리플레벨셀(TLC) 4D 낸드플래시 상용화에 성공했다. 지난해 10월 96단 4D 낸드 개발 이후 8개월만이다.
SK하이닉스는 26일 128단 1Tbit TLC 4D 낸드 양산에 나선다고 밝혔다. 128단 낸드는 업계 최고 적층이다. 낸드 셀(Cell) 3천6백억개 이상이 집적된 1Tb 제품이다. 초균일 수직 식각 기술, 고신뢰성 다층 박막 셀 형성 기술, 초고속 저전력 회로 설계 등 혁신기술이 적용됐다.
쿼드레벨셀(QLC) 1Tb급 제품은 기존 SK하이닉스를 포함한 여러 업체가 96단 등으로 개발한 바 있다. 하지만 TLC로 1Tb 용량을 상용화한 것은 이번이 처음이다. SK하이닉스는 칩사이즈(Chip Size)가 작다는 4D낸드의 최대 장점을 활용해 초고용량을 구현했다고 전했다.
TLC는 성능과 신뢰성이 우수해 낸드 시장의 85% 이상을 차지하고 있는 주력 제품이다. 싱글레벨셀(SLC) 대비 3배 많은 데이터를 저장할 수 있어 고용량 구현과 원가 절감이 가능하다.
4D 낸드는 지난해 10월 SK하이닉스가 개발한 차지트랩플래시(CTF)와 페리언더셀(PUC)을 결합한 제품이다. 기존 3D CTF 기술과 셀 밑에 주변부 회로를 적층한 PUC 기술을 결합했다.
이번 신제품은 웨이퍼당 비트 생산성이 기존 96단 대비 40% 향상됐다. 같은 제품에 PUC를 적용하지 않은 경우와 비교하면 15% 이상 높다.
특히 지난해 10월 개발한 CTF 기반 96단 4D 낸드 공정 플랫폼을 그대로 활용해 8개월만에 128단 제품을 개발했다는데 의미가 크다. 공정 최적화로 셀 32단을 추가 적층하면서도 전체 공정수를 5% 줄였다. 128단 낸드로 전환하는 데 들어간 투자비용을 이전 세대 대비 60% 절감했다.
이 제품은 한 개의 칩 내부에 플레인(Plane) 4개를 배치했다. 데이터 전송속도 1400Mbps를 저전압 1.2볼트(V)로 구현해 고성능 저전력 모바일 솔루션과 기업용 솔리드스테이트드라이브(SSD) 구현이 가능하다.
내년 상반기 차세대 UFS 3.1 제품을 개발할 예정이다. 스마트폰 주요 고객의 5G 등 플래그십 모델에 공급된다. 512Gb 대비 낸드 개수가 반으로 줄어들어 소비전력이 20% 낮아지고 패키지(Package) 두께도 1mm로 얇아진다. 128단 1Tb 4D 낸드 16개를 하나의 반도체 패키지로 구성하면 5G 스마트폰 저장용량을 2TB까지 높일 수 있다.
다양한 솔루션 제품도 연이어 출시한다. 내년 상반기 자체 컨트롤러와 소프트웨어가 탑재된 소비자용 2TB SSD를 양산할 예정이다. AI와 빅데이터 환경에 최적화된 첨단 클라우드 데이터센터향 16TB와 32TB NVMe(Non-Volatile Memory express) SSD도 내년 출시 예정이다. 이전 세대 대비 20% 향상된 전력 효율을 기반으로 한다.
오종훈 SK하이닉스 GSM담당 부사장은 “128단 4D 낸드로 낸드 사업의 근원적 경쟁력을 확보하게 됐다”며 “업계 최고 적층과 용량을 구현해 고객들이 원하는 다양한 솔루션을 적기에 제공할 것”이라고 말했다.
SK하이닉스는 128단 4D 낸드와 동일한 플랫폼으로 차세대 176단 4D 낸드도 개발 중이다. 기술 우위를 이용해 낸드 사업 경쟁력을 지속 강화할 계획이다.
