[삼성·SK 메모리 맞대결①] '321단' 낸드가 촉발한 나노세계 마천루 '대전'

[이코노믹데일리] 글로벌 메모리 반도체 투 톱(top)인 삼성전자와 SK하이닉스가 본격적인 맞대결을 벌인다. 지난해 하반기(7~12월)부터 1년여간 이어진 메모리 불황이 서서히 끝나가면서 초격차를 확보하기 위한 경쟁에 돌입했다.

전장(戰場)은 낸드플래시와 고성능 메모리(HBM) 2곳으로 나뉘었다. 그중 낸드에서는  SK하이닉스가 업계 최초로 데이터를 저장하는 셀을 300단 넘게 쌓아올린 샘플을 공개하며 나노미터(㎚·1나노=10억분의1m) 단위 세계에서 마천루 대전에 불을 붙인 모습이다.

SK하이닉스는 8일(현지시간) 미국 캘리포니아주(州) 산타클라라에서 개막한 '플래시 메모리 서밋 2023'에 참가해 "2025년 상반기부터 321단 낸드를 양산할 것"이라고 밝혔다. 이번에 공개된 샘플은 321단 1테라비트(Tb) TLC 4D 낸드다.

낸드플래시는 셀 하나에 몇 단위의 정보를 저장하는지에 따라 싱글레벨(SLC·1개), 멀티레벨(MLC·2개), 트리플레벨(TLC·3개), 쿼드러플(QLC·4개), 펜타레벨(PLC·5개)로 규격이 나뉘는데 각 정보 개수는 비트(bit) 단위로 표시된다. 셀의 비트 수와 적층 단수에 따라 저장용량이 결정된다.

SK하이닉스가 공개한 낸드 샘플은 한 층에 10억개 넘는 TLC를 321층으로 쌓아 한 면적에 저장되는 용량을 극대화했다. 321단 1Tb TLC 낸드는 이전 세대인 238단 512기가비트(Gb)보다 생산성이 59% 높아졌다. 칩 하나로 더 많은 데이터를 담을 수 있어 웨이퍼 한 장에서 생산되는 전체 용량이 크게 늘었기 때문이다.

적층 단수가 300단을 돌파함에 따라 반도체 업계의 메모리 쌓기 경쟁이 한층 치열해질 전망이다. 글로벌 빅테크 기업이 너나 할 것 없이 생성형 인공지능(AI) 개발에 뛰어든 점도 메모리 집적도를 끌어올리는 동력으로 작용하고 있다.

SK하이닉스가 단수 싸움에서는 일단 앞섰지만 낸드 적층 원조 격인 삼성전자도 기세를 빼앗기지 않겠다는 의지를 드러냈다. 파운드리(반도체 위탁 생산) 공정 미세화에 주력하는 가운데서도 그간 주력해 온 메모리 시장에서 기술 주도권을 놓치지 않겠다는 방침이다.

삼성전자는 2030년 1000단 낸드를 개발하겠다고 공언한 상태다. 삼성전자는 2013년 세계 최초로 24단 V낸드를 선보인 이후 세대를 거듭하며 단수를 높이다 올해부터는 236단 8세대 V낸드를 양산 중이다.

결국은 현실로 구현된 용량과 속도를 높이는 게 중요한 만큼 삼성전자는 단순히 셀 높이 쌓기에만 치중하지 않겠다는 입장이다. 삼성전자가 2024년 양산을 목표로 한 9세대 V낸드는 셀당 데이터 저장 개수를 2배 늘린 QLC 방식이다. 단수는 280단대로 알려졌다. 삼성전자는 지난해 말 1Tb 용량 8새대 V낸드(236단) 양산을 시작했다.