[SK하이닉스] 큰 놈이 온다! SK하이닉스 NAND Flash

큰 놈이 온다!

SK하이닉스 NAND Flash

인텔(Intel)에서 10TB 3D 낸드 플래시(NAND Flash)를 공개하며 내년 하반기부터 적용될 전망이라고 발표 하였다. 이는 SSD의 용량 문제가 해결되었다는 것이고, HDD를 넘어선 차세대 저장매체로 거듭날 것임을 선언하는 것이다. SSD의 크기는 작아지고, 가벼우면서도 용량은 크고 속도는 빠른 신제품들이 출시되고 있다. SK하이닉스도 D램 중심의 수익구조에서 벗어난 균형 있는 수익을 위해 낸드 플래시 사업에 많은 투자를 하고 있다. 매년 30~40%의 무서운 성장세를 보이고 있는 낸드 플래시에 대해 알아본다.

 

SK Careers Editor. 장수호

 

낸드 플래시란?

 

 

휘발성인 DRAM의 메모리 셀이 Transistor 1개와 Capacitor 1개를 가진 것과 달리 낸드 플래시는 Capacitor 대신 Floating gate를 가지고 있어서 전원이 꺼져도 데이터가 보존되는 비휘발성 메모리로써의 기능을 한다.

 

 

 

Programming, 메모리 셀의 쓰기작업은

탑 게이트(TG)에 전압을 인가해주면 Source에서 Drain으로 이동하고 있던 전자들 중 일부가 끌려가게 되고, 전압의 크기에 따라 일정량의 전자가 Floating Gate(FG)에 채워 지는 것에 해당한다.

Erase, 메모리 셀의 지우기 작업은 

하단 부분에 전압을 인가해서 Floating Gate(FG)에 갇혀 있던 전자를 밖으로 빼내면서 Floating Gate(FG)안의 전자를 비우게 된다.

Read, 메모리 셀의 읽기 작업은 

탑 게이트(TG)에 전압이 걸릴 경우 전기장이 발생해 N채널에 영향을 미쳐 Source에서 Drain으로 이동하는 전하량 즉, 전류에 영향을 미치게 된다. 만약 Floating Gate(FG)에 전자가 있을 경우 전기장에 간섭을 일으키고 N채널까지 도달하는 전기장의 세기에 영향을 줘서 Source에서 Drain으로 흐르는 전류도 달라지게 된다. 이 때 전류를 분석하면 Floating Gate(FG)에 있는 전자의 양을 파악할 수 있고 이를 이용해서 해당 셀에 기록된 데이터를 읽게 된다.

 

낸드 플래시 어디까지 왔나?

SLC/MLC/TLC

메모리 셀 하나에 저장하는 비트 수에 따라 구별되며 1비트를 저장하는 SLC, 2비트를 저장하는 MLC, 3비트를 저장하는 TLC가 있다. 성능과 수명은 SLC가 가장 좋고, MLC, TLC순으로 성능과 수명이 떨어지게 된다. 하지만 동일 사이즈의 메모리를 구성할 경우 SLC에 비해 MLC는 2배의 용량을 TLC는 3배의 용량을 가지기 때문에 가격 경쟁력에서 SLC가 밀리게 되고, MLC가 주로 사용되며 저가형 저장 매체에 TLC가 사용되고 있지만 최근 TLC방식이 성능, 수명 한계가 해소되면서 TLC 낸드 플래시가 경쟁력을 높이고 있다.

 

3D 낸드 플래시

공정이 미세화 되면서 메모리 셀이 작아지고 셀간 간격이 좁아지면서 전자가 누설되는 간섭현상이 심화되며 미세화 기술은 한계에 부딪쳤다. 이를 해결하기 위해 기존 낸드 플래시가 단층구조 였다면 아파트 구조와 같은 3차원 수직구조인 3D 낸드 플래시 기술이 등장해 대용량 저장 문제를 해결 할 수 있도록 개발되고 있다.

 

SK하이닉스의 낸드 플래시 사업은?

낸드 플래시사업 후발 주자인 하이닉스는 무서운 성장력을 보여주고 있으며 사업 역량 강화를 위해 2012년 이후 5곳의 해외 기업과 M&A를 진행하였고, 국내 청주 사업장과 중국 충칭 공장을 중심으로 낸드 플래시 제품을 생산하고 있다. 하이닉스는 작년부터 16나노 MLC제품을 양산해 왔으며, 16나노 TLC 제품과 1TB 3D낸드 플래시 기술 개발에 완료해 내년 초에 상용화할 예정이다. 앞으로 TLC 제품을 통한 원가 절감과 기존 공정 한계를 극복하는 3D기술을 바탕으로 낸드 플래시 시장에서의 활약이 기대된다.

 

<16나노 64Gb MLC 낸드 플래시>

​수호’s Tip

SSD의 가격이 많이 떨어지면서 HDD와의 세대 교체는 이미 진행되고 있고, 매년 40%의 성장률을 보이며 낸드 플래시 사업도 뜨겁게 달아오르고 있다. 낸드 플래시 사업 후발 주자로 나선 하이닉스 이지만 기술 경쟁력을 좁히고 매 분기 상승곡선을 그리며 세계시장으로 도약하고 있다.