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마이크론과 인텔이 업계 최대 용량의 3D 낸드플래시를 개발 완료했다. 양사는 합작사인 IM플래시테크놀로지스(IMFT)를 통해 그간 공동으로 낸드플래시 사업과 연구개발(R&D)을 진행해왔었다.

26일(현지시각) 마이크론과 인텔은 공동 발표 자료를 내고 경쟁사(삼성전자·도시바) 대비 용량이 3배 많은 384기가비트(Gb) 3D 낸드플래시 칩(Die)을 개발 완료했다고 밝혔다.

이 제품에는 셀당 3비트(bit)를 저장할 수 있는 트리플레벨셀(TLC) 기술이 적용돼 있다. 초기 생산을 시작했으며 올해 늦은 봄(2분기 내) 샘플이 출하될 것이라고 양사는 밝혔다. 셀 하나당 2비트를 저장할 수 있는 멀티레벨셀(MLC) 방식 128Gb 3D 낸드플래시는 이미 샘플 출하가 이뤄져 일부 고객사에게 전달됐다. 두 제품 모두 연내 양산에 돌입할 예정이다.

마이크론과 인텔의 3D 낸드플래시는 삼성전자, 도시바의 제품과는 달리 기존 플로팅게이트(FloatingGate) 기술 개량, 활용하는 것이 특징이다. 다만 어떤 식의 개량이 이뤄졌는지는 밝히지 않았다.

낸드플래시는 플로팅게이트에 전자(electron)를 저장하거나 빼내는 방법으로 0과 1을 구분하고, 이를 통해 데이터를 쓰고 지우고 읽는다. 플로팅게이트는 절연체인 산화막으로 둘러쌓여 있다. 산화막은 기본적으로 닫힌 상태다. 전압을 걸어주면 전자가 산화막을 통과해 플로팅게이트로 들어간다. 이 과정이 계속적으로 반복되면 산화막에도 전자가 쌓여(손상) 저항이 커진다.

싱글레벨셀(SLC, 1비트 저장)은 전압을 걸지 않거나 거는, 비교적 간단한 방법으로 0과 1을 판단하지만 보다 촘촘한 세기로 전압을 걸고, 이를 통해 전자의 개수를 세는 MLC, TLC의 경우 저항 변화에 따른 셀 수명이 짧을 수 밖에 없다.

이 때문에 삼성전자와 도시바는 부도체에 전자를 저장하는 CTF(Charge Trap Flash) 기술(신소재)을 개발했다. 당초 CTF는 셀간 간섭 현상을 줄이는 한편, 평면형 구조에서 선폭을 좁히기 위해 개발됐지만 셀을 위로 쌓아올리는 3D 낸드플래시의 경우 선폭 축소는 큰 의미가 없다. 그러나 셀 수명 면에서는 CFT가 플로팅게이트보다 우수하다.

마이크론과 인텔은 TLC 방식 384Gb 3D 낸드플래시가 ‘업계 최대 용량’이라고 강조했지만 수명에 대한 언급은 없었다. 즉, 양사 신제품이 많이 팔리느냐, 그렇지 않느냐의 관건은 셀의 수명이 될 것으로 보인다.

한편 SK하이닉스를 제외한 삼성전자, 도시바, 마이크론이 3D 낸드플래시를 양산, 출하, 개발에 성공하면서 해당 시장은 보다 커질 것으로 관측되고 있다.

도시바는 마이크론보다 하루 빠른 26일 BiCS(Bit Cost Scalable 축소 가능한 비트당 가격)라는 이름을 가진 3D 적층 낸드플래시 메모리를 개발 완료하고 이날 샘플 출하를 시작했다고 밝혔다.

셀당 2비트(bit)를 저장할 수 있는 멀티레벨셀(MLC) 제품으로 용량은 128기가비트(Gb), 적층 수는 48단이다. 도시바는 ‘업계 최대의 적층 수’라고 강조하고 있다. 적층 수를 따지는 이유는 원가 때문이다. 적층 수가 높을 수록 원가를 더 낮출 수 있다. 물론 생산 난이도 역시 높아진다.

업계에선 도시바와 마이크론의 3D 낸드플래시는 모두 샘플을 출하한 단계로 양산화에 성공했다고 말하는 건 이르다는 견해를 내놓고 있다.

삼성전자는 지난 2013년 8월 세계 최초로 칩을 24단으로 쌓아올린 3D V낸드플래시 양산에 돌입한 바 있다. 지난해 5월에는 적층 수가 32단인 2세대 제품을 상용화했고 10월부터는 셀당 3비트를 저장할 수 있는 트리플레벨셀(TLC) V낸드플래시를 양산 중이다.

삼성전자는 최근 미국 샌프란시스코에서 열린 국제고체회로학술회의(ISSCC)에선 36단 128Gb 제품의 성과물을 논문으로 공개하기도 했다.

<한주엽 기자>powerusr@insightsemicon.com