SK하이닉스, 세계 최초 CTF 기반 '96단 4D 낸드' 개발

[글로벌이코노믹 오소영 기자] SK하이닉스는 지난 10월 말 세계 최초로 4D 낸드 구조의 96단 512Gbit(기가비트) TLC(Triple Level Cell) 낸드플래시 개발에 성공해 연내 초도 양산에 진입한다고 4일 밝혔다.

신제품은 CTF(Charge Trap Flash)와 PUC(Peri Under Cell)를 결합한 방식으로 512Gbit 낸드 칩 하나로 64GByte(기가바이트)의 고용량 저장장치 구현이 가능한 고부가가치 제품이다.
SK하이닉스 4D 낸드는 4D 대부분 업체가 3D 낸드에 채용 중인 CTF 셀 구조와 PUC(Peri Under Cell) 기술을 결합한 점이 특징이다. 우수한 CTF 기반에서는 최초로 PUC를 도입해 업계 최고 수준의 성능과 생산성을 동시에 구현한다.

CTF 기술은 기존 2D 낸드에서 주로 채용했던 플로팅 게이트의 한계를 극복한 기술이다. 셀 간 간섭을 최소화해 성능과 생산성을 혁신적으로 개선했으며 국내 업체들을 포함한 대부분의 주요 낸드플래시 업체들이 채용 중이다.

PUC 기술은 데이터를 저장하는 셀 영역 하부에 셀 작동을 관장하는 주변부 회로를 배치하는 기술이다. 이는 아파트 옥외주차장을 지하주차장으로 구조 변경해 공간효율을 극대화 하는 것에 비유할 수 있다.

SK하이닉스가 이번에 개발한 제품은 72단 512Gbit 3D 낸드보다 칩 사이즈가 30% 이상 줄었다. 웨이퍼당 비트 생산은 1.5배 증가했다. 한 칩 내부에 플레인을 4개 배치해 동시 처리 가능한 데이터를 업계 최고 수준인 64KByte(킬로바이트)로 2배 늘렸다.

신제품은 작은 칩 사이즈를 활용해 스마트폰용 모바일 패키지에 탑재 가능하도록 개발됐다. SK하이닉스의 96단 512Gbit 4D 낸드 1개로 기존 256Gbit 3D 낸드 2개를 완벽하게 대체할 수 있어 원가 측면에서도 매우 유리하다. 쓰기와 읽기 성능은 기존 72단 제품보다 각각 30%, 25% 향상됐다.

또한 다중 게이트 절연막 구조와 새로운 설계 기술을 도입해 정보입출구(I/O)당 데이터 전송속도를 1200Mbps까지 높였다. 동작전압은 1.2V로 낮춰 전력 효율을 기존 72단 대비 150% 개선했다.
SK하이닉스는 96단 512Gbit 4D 낸드로 자체 개발 컨트롤러와 펌웨어를 탑재한 최대1TByte(테라바이트) 용량의 소비자용 SSD를 연내 선보일 계획이다. 휴렛팩커드와 마이크로소프트 등 대형 고객의 인증을 마치고 사업을 본격화하고 있는 72단 기반 기업용 SSD도 내년에 96단으로 전환한다.

차세대 스마트폰에 채용 예정인 유니버셜플래시스토리지(UFS) 3.0 제품은 96단 512Gb 4D 낸드로 구성돼 내년 상반기에, 96단 4D 낸드 기반의 1Tb TLC와 1Tb QLC(Quad Level Cell) 제품은 내년 중 각각 출시 예정이다.

김정태 SK하이닉스 낸드 마케팅 담당 상무는 “연내 초도 양산을 시작하고, 향후 최근 준공한 M15에서도 본격 양산에 돌입해 고객 요구에 적극 대응할 것”이라고 말했다.

한편, SK하이닉스는 96단 4D 낸드와 동일한 기술을 적용한 차세대 128단 4D 낸드 제품을 동시 개발 중이다.
오소영 기자 osy@g-enews.com