"설계·구조·공정 혁신… 3차원 적층기술 한계 극복"
연내 4세대 V낸드 월간 생산 비중, 50% 이상으로 확대
삼성전자는 서버, PC, 모바일용 등 낸드 제품 전체로 '4세대(64단) 256기가비트(Gb) 3비트 V낸드플래시' 라인업을 확대한다고 15일 밝혔다.
4세대(64단) V낸드는 3세대(48단) 제품 대비 속도와 생산성, 전력 효율 모두 30% 이상 향상됐다. 삼성전자는 연내 월간 생산 비중을 50% 이상으로 늘릴 계획이다.
V낸드란 3차원 수직구조 낸드를 말한다. 전원이 꺼져도 저장된 데이터가 지워지지 않는 비(非)휘발성을 갖는 플래시 메모리의 일종이다. 삼성전자가 세계 최초로 기존에 단층으로
배열된 셀을 3차원 수직으로 CTF 셀을 적층해 만든 낸드플래시 메모리다. 기존 평면 낸드플래시에 비해 메모리의 속도와 수명 및 전력 효율성이 크게 개선된 특징이 있다.
삼성전자는 지난 1월부터 4세대 256Gb V낸드 기반SSD에 이어 모바일용 eUFS, 소비자용 SSD, 메모리카드 등에 4세대 V낸드를 공급했다. 4세대 V낸드에는 '초고집적 셀 구조·공정', '초고속 동작 회로 설계'와 '초고신뢰성 CTF 박막 형성' 등 3가지 혁신 기술이 적용됐다.
V낸드는 데이터를 저장하는 셀을 만들 때 수십 개의 단을 쌓아 올려 위에서부터 하단까지 수십억 개의 미세한 홀(Hole, 구멍)을 균일하게 뚫어 수직으로 셀을 적층하는 '3차원(원통형) CTF 셀 구조'로 되어 있다. 셀(Cell)은 반도체(집적회로)에서 0 또는 1로 표시되는 정보를 저장하는 공간이다.
그러나 단수가 높아질수록 형성한 구조가 틀어지거나 최상단과 최하단 셀의 특성 차이가 생기는 등 적층 기술은 물리적 한계가 있었다. 삼성전자는 '9-Hole'이라는 '초고집적 셀 구조·공정' 기술을 개발했다. 각 층마다 균일한 홀 패턴을 형성하고 전체 단의 하중을 분산해 한계를 극복했다.
이로써 삼성전자는 4세대 V낸드를 계기로 90단 이상의 수직 적층 한계를 극복했다. 반도체 칩 하나에 1조개 이상의 정보를 저장하는 '1테라(Tera) 비트 V낸드' 시대를 여는 원천 기술도 확보하게 됐다.
또한 '초고속 동작 회로 설계'로 초당 1기가비트(Gb)의 데이터를 전송하며, 셀에 데이터를 기록하는 속도(tPROG)도 10나노급(Planar, 평면) 낸드 대비 약 4배, 3세대 V낸드보다 약 1.5배 빠른 500μs(마이크로 초, 100만분의 1초) 를 달성했다.
빨라진 속도뿐 아니라 동작 전압을 3.3V에서 2.5V로 낮춰 총 소비전력 효율도 30% 이상 높였다. 원자 단위로 제어할 수 있는 CTF(Charge Trap Flash) 박막을 형성해 셀 크기를 줄이면서도 쓰기·지우기 특성 수명을 높였다. 셀과 셀사이의 데이터 간섭 현상을 최소화하는 제어 기술(채널 박막화)도 구현해 3세대 대비 신뢰성도 20% 향상시켰다.
삼성전자 메모리사업부 플래시개발실 경계현 부사장은 "테라 V낸드 시대를 앞당기기 위해 임직원 모두 혁신적인 기술 개발에 전념했다"며 "향후에도 차세대 제품을 적기에 개발해 글로벌 IT 기업과 소비자의 사용 만족도를 높인 솔루션을 제공하겠다"라고 밝혔다.
삼성전자는 지난 15년간 '3차원 수직구조 V낸드플래시'를 연구하며 500건 이상의 핵심 특허를 개발했다. 미국, 일본을 비롯한 세계 각국에 출원을 완료하는 등 메모리 반도체 기술을 선도하고 있다.
김하나 한경닷컴 기자 hana@hankyung.com
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연내 4세대 V낸드 월간 생산 비중, 50% 이상으로 확대
삼성전자는 서버, PC, 모바일용 등 낸드 제품 전체로 '4세대(64단) 256기가비트(Gb) 3비트 V낸드플래시' 라인업을 확대한다고 15일 밝혔다.4세대(64단) V낸드는 3세대(48단) 제품 대비 속도와 생산성, 전력 효율 모두 30% 이상 향상됐다. 삼성전자는 연내 월간 생산 비중을 50% 이상으로 늘릴 계획이다.
V낸드란 3차원 수직구조 낸드를 말한다. 전원이 꺼져도 저장된 데이터가 지워지지 않는 비(非)휘발성을 갖는 플래시 메모리의 일종이다. 삼성전자가 세계 최초로 기존에 단층으로
배열된 셀을 3차원 수직으로 CTF 셀을 적층해 만든 낸드플래시 메모리다. 기존 평면 낸드플래시에 비해 메모리의 속도와 수명 및 전력 효율성이 크게 개선된 특징이 있다.
삼성전자는 지난 1월부터 4세대 256Gb V낸드 기반SSD에 이어 모바일용 eUFS, 소비자용 SSD, 메모리카드 등에 4세대 V낸드를 공급했다. 4세대 V낸드에는 '초고집적 셀 구조·공정', '초고속 동작 회로 설계'와 '초고신뢰성 CTF 박막 형성' 등 3가지 혁신 기술이 적용됐다.
V낸드는 데이터를 저장하는 셀을 만들 때 수십 개의 단을 쌓아 올려 위에서부터 하단까지 수십억 개의 미세한 홀(Hole, 구멍)을 균일하게 뚫어 수직으로 셀을 적층하는 '3차원(원통형) CTF 셀 구조'로 되어 있다. 셀(Cell)은 반도체(집적회로)에서 0 또는 1로 표시되는 정보를 저장하는 공간이다.
그러나 단수가 높아질수록 형성한 구조가 틀어지거나 최상단과 최하단 셀의 특성 차이가 생기는 등 적층 기술은 물리적 한계가 있었다. 삼성전자는 '9-Hole'이라는 '초고집적 셀 구조·공정' 기술을 개발했다. 각 층마다 균일한 홀 패턴을 형성하고 전체 단의 하중을 분산해 한계를 극복했다.
이로써 삼성전자는 4세대 V낸드를 계기로 90단 이상의 수직 적층 한계를 극복했다. 반도체 칩 하나에 1조개 이상의 정보를 저장하는 '1테라(Tera) 비트 V낸드' 시대를 여는 원천 기술도 확보하게 됐다.
또한 '초고속 동작 회로 설계'로 초당 1기가비트(Gb)의 데이터를 전송하며, 셀에 데이터를 기록하는 속도(tPROG)도 10나노급(Planar, 평면) 낸드 대비 약 4배, 3세대 V낸드보다 약 1.5배 빠른 500μs(마이크로 초, 100만분의 1초) 를 달성했다.
빨라진 속도뿐 아니라 동작 전압을 3.3V에서 2.5V로 낮춰 총 소비전력 효율도 30% 이상 높였다. 원자 단위로 제어할 수 있는 CTF(Charge Trap Flash) 박막을 형성해 셀 크기를 줄이면서도 쓰기·지우기 특성 수명을 높였다. 셀과 셀사이의 데이터 간섭 현상을 최소화하는 제어 기술(채널 박막화)도 구현해 3세대 대비 신뢰성도 20% 향상시켰다.
삼성전자 메모리사업부 플래시개발실 경계현 부사장은 "테라 V낸드 시대를 앞당기기 위해 임직원 모두 혁신적인 기술 개발에 전념했다"며 "향후에도 차세대 제품을 적기에 개발해 글로벌 IT 기업과 소비자의 사용 만족도를 높인 솔루션을 제공하겠다"라고 밝혔다.
삼성전자는 지난 15년간 '3차원 수직구조 V낸드플래시'를 연구하며 500건 이상의 핵심 특허를 개발했다. 미국, 일본을 비롯한 세계 각국에 출원을 완료하는 등 메모리 반도체 기술을 선도하고 있다.
김하나 한경닷컴 기자 hana@hankyung.com
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