글로벌 메모리 업계에서 D램 미세화 한계 돌파의 방향성이 새로운 화두로 떠올랐다. 10나노 이후 차세대 공정의 중심축이 무엇이 될 것이냐를 두고 주요 기업들이 각기 다른 좌표설정을 하고 있어서다. 현재로선 4F스퀘어, 3D D램 등 두갈래로 나뉜다. 업계에서는 차세대 D램 공정의 분기점이 2027년 이후가 될 것이라고 예상하고 있다.  최정동 테크인사이츠 펠로우는 지난 8일 서울 역삼동 포스코타워에서 《디일렉》주최로 열린 '2023 차세대 메모리공정 장비·소재·기술 콘퍼런스'에서 "(차세대 D램 공정이) High-NA EUV를 사용할지, 3D D램 방향으로 나아갈지에 대한 방향성이 2027년 이후 결정될 것"이라고 말했다.  이날 최정동 펠로우가 언급한 'High-NA EUV 사용'은 D램 영역에 4F스퀘어 구조를 도입한다는 것을 뜻한다. 4F스퀘어는 최근 삼성전자에서 연구되고 있는 셀 어레이 구조다. 6F스퀘어 대비 칩 다이 면적을 30%가량 줄일 수 있는 것으로 알려졌다.  현재 상용화된 D램은 6F스퀘어 구조를 가지고 있으며, 10나노미터(nm) 이하 D램 상용화에는 구조적 어려움이 있는 것으로 알려졌다. 업계에서는 다이 면적을 대폭 축소할 수 있는 4F스퀘어 도입이 미세화 한계를 풀 열쇠 중 하나라고 평가하고 있다.  미세화 한계 돌파를 위한 또 다른 방향은 SK하이닉스와 마이크론이 검토 중인 3D D램이다. 3D D램은 3D 낸드 플래시와 유사한 개념으로 D램을 눕힌 채로 적층해 성능과 공간효율성을 높이는 방식으로 연구되고 있다. 가장 큰 특징으로는 EUV 장비가 사용되지 않는다는 점이다. 그렇다보니, EUV 장비 도입이 늦은 미국 마이크론이 3D D램 연구에 가장 적극적이다. 다만, 개발 초기인 만큼 기술 컨셉이나 구체적인 방향성이 정해지지는 않은 상황이다.  업계에서는 차세대 메모리 개발을 위해 삼성전자는 4F스퀘어, SK하이닉스와 마이크론은 3D D램에 집중하고 있는 것으로 보고 있다. 하이브리드 본딩도 차세대 공정의 핵심 키워드가 될 전망이다. 최정동 펠로우는 "향후 D램에서도 하이브리드 본딩이 적용될 것으로 예상된다"고 전망했다. 하이브리드 본딩은 칩과 웨이퍼를 구리로 직접 연결해 배선 길이를 최소화하는 기술이다. 현재 낸드플래시와 비메모리에 적용되고 있다. D램에도 하이브리드 본딩이 적용된다는 것은 D램이 적층 구조 형태로 변화한다는 것을 의미한다. 현재, 낸드 플래시와 유사한 개념인 3D D램 외에도 4F 스퀘어 등 DIMM 형태의 D램에도 적층 과정이 도입이 검토 중인 것으로 전해졌다. 다만 이러한 구조적 변경 등은 2027년 이후에나 상용화될 것으로 전망된다. 4F스퀘어와 3D D램 모두 공정 프로세스와 장비, 소재 등의 대규모 변동이 예상되기 때문이다. 

디일렉=노태민 기자 [email protected]
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