삼성전자가 업계 최초로 '1Tb(테라비트) TLC(Triple Level Cell) 9세대 V낸드' 양산을 시작해 메모리 기술에서 리더십을 강화했다.

이 기술은 인공지능(AI) 시대의 고용량 및 고성능 낸드에 대한 수요 증가에 대응하기 위한 것이다. 

삼성전자는 23일, '더블 스택' 구조를 적용한 최고 단수 제품인 9세대 V낸드를 양산한다고 발표했다. 이 제품은 현재 주력 제품인 236단 8세대 V낸드를 뒤이어, 약 290단 수준의 기술로 구현되었다고 한다.

더블 스택 기술은 낸드플래시 메모리의 각 레이어를 두 번의 '채널 홀 에칭' 과정을 통해 나누고 이를 단일 칩으로 결합하는 고난도의 제조 방식을 의미한다. 삼성전자는 이 채널 홀 에칭 기술을 통해 한 번의 공정으로 업계 최대의 단수를 달성하는 생산 효율성을 크게 향상시켰다고 설명했다.

채널 홀 에칭 기술은 몰드층을 순차적으로 쌓은 후 한 번에 전자가 이동하는 홀(채널 홀)을 형성하는 방식으로, 적층 단수가 높아질수록 한 번에 더 많은 채널을 생성할 수 있어 생산 효율이 증가한다. 이 과정은 높은 정밀도와 고도의 기술이 요구된다.

낸드 메모리의 적층 경쟁이 치열해지면서 적층 공정의 기술력이 더욱 중요해지고 있다. V낸드에서 원가 경쟁력은 가능한 적은 공정 단계로 높은 적층 단수를 달성하는 데 있어, 스택 수가 적으면 거쳐야 하는 공정 수도 줄어들어 시간과 비용을 절감할 수 있어 경쟁력을 높인다.

삼성전자는 업계 최소 크기 셀(Cell), 최소 몰드(Mold) 두께를 구현해 '1Tb TLC 9세대 V낸드'의 비트 밀도(단위 면적당 저장되는 비트의 수)를 이전 세대에 비해 약 1.5배 증가시켰다.

더미 채널 홀(Dummy Channel Hole) 제거 기술로 셀의 평면적을 줄이고, 셀 크기 축소로 인한 간섭 현상을 제어하기 위해 셀 간섭 회피 기술과 셀 수명 연장 기술을 적용해 제품의 품질과 신뢰성을 향상시켰다.

9세대 V낸드는 차세대 낸드플래시 인터페이스인 '토글(Toggle) 5.1'을 적용해 8세대 V낸드 대비 33% 향상된 최대 3.2Gbps(초당 기가비트)의 데이터 전송 속도를 구현했다.

삼성전자는 이를 토대로 PCIe 5.0 인터페이스를 지원하며 고성능 SSD 시장을 확대하여 낸드플래시 기술의 리더십을 강화할 계획이다.

또한, 9세대 V낸드는 저전력 설계 기술을 적용해 이전 세대 제품에 비해 전력 소비를 약 10% 줄였다.

삼성전자는 올해 하반기에 'QLC(Quad Level Cell) 9세대 V낸드'의 양산을 시작하는 등 AI 시대의 요구에 부응하는 고용량, 고성능 낸드 개발에 박차를 가할 예정이다.

삼성전자 메모리사업부 플래시개발실장 허성회 부사장은 "낸드플래시 제품의 세대가 진화함에 따라 고용량, 고성능 제품에 대한 고객의 요구가 증가하고 있다"며 "극한의 기술 혁신을 통해 생산성과 제품 경쟁력을 향상시켰다. 9세대 V낸드를 통해 AI 시대에 적합한 초고속, 초고용량 SSD 시장을 선도할 것"이라고 말했다.

시장조사기관 옴디아의 보고에 따르면, 낸드플래시 매출은 2023년 387억 달러에서 2028년에는 1148억 달러로 성장할 것으로 예상되며, 이는 연평균 약 24%의 성장률을 보일 전망이다. 

이러한 성장은 AI 서버 시장의 확대와 직결되어 있으며, 높은 데이터 전송 속도와 성능을 요구하는 신규 AI 서버 설치가 증가함에 따라 SSD에 대한 수요도 증가하고 있다.

옴디아는 "AI 관련 작업에서의 훈련 및 추론 수요 증가와 함께, 대규모 언어 모델(LLM)과 추론 모델에 필요한 데이터 저장을 위해 더 큰 저장 용량이 요구되고 있다"고 말했다.

이러한 시장 수요 증가로 인해 낸드 적층 기술의 경쟁도 치열해지고 있다. 

삼성전자는 작년 3분기 실적 발표에서 2030년까지 1,000단 V낸드 개발 계획을 발표했다.

SK하이닉스는 작년 8월 미국에서 열린 '플래시 메모리 서밋 2023'에서 업계 최초로 300단을 넘는 '1Tb TLC 321단 4D 낸드' 샘플을 공개하며, 이를 2025년 상반기부터 양산할 계획임을 밝혔다.

마이크론은 2022년에 세계 최초로 232단 낸드를 양산하기 시작했다. 

후발주자인 중국의 YMTC(양쯔메모리테크놀로지)도 지난해 232단 낸드 생산을 시작한 데 이어 올해 하반기에는 300단 이상의 제품 출시를 계획하고 있다.

한편, 삼성전자 주식은 이날 '9세대 V낸드' 양산 발표 이후 소폭 상승했다. 이날 23일 11시 27분 현재 삼성전자 주가는 전일 대비 0.26% 올라 7만6300원에 거래됐다.