SK하이닉스, 세계 최고층 321단 낸드 양산 돌입

업계 최초 321단 1Tb TLC 낸드 개발… 내년 상반기 공급 예정
'3-플러그’ 공정 기술 도입해 적층 한계 돌파… 이전 세대 대비 성능 및 생산성 향상

SK하이닉스가 세계 최고층인 321단 1Tb(테라비트) TLC(Triple Level Cell) 4D 낸드 플래시의 양산을 시작했다고 21일 밝혔다.

SK하이닉스는 "2023년 6월에 직전 세대 최고층 낸드인 238단 제품을 양산해 시장에 공급해 왔고, 이번에 300단을 넘어서는 낸드도 가장 먼저 선보이며 기술 한계를 돌파했다"며 "내년 상반기부터 321단 제품을 고객사에 공급해 시장 요구에 대응해 나갈 것"이라고 밝혔다.

낸드플래시는 한 개의 셀(Cell)에 몇 개의 정보(비트 단위)를 저장하느냐에 따라 SLC(싱글 레벨 셀, 1개)-MLC(멀티 레벨 셀, 2개)-TLC(트리플 레벨 셀, 3개)-QLC(쿼드러플 레벨 셀, 4개)-PLC(펜타 레벨 셀, 5개) 등으로 규격이 나뉜다. 정보 저장량이 늘어날수록 같은 면적에 더 많은 데이터를 저장할 수 있다.

SK하이닉스는 이번 제품 개발 과정에서 생산 효율이 높은 ‘3-플러그(Plug)’ 공정 기술을 도입해 적층 한계를 극복했다. 이 기술은 세 번에 나누어 플러그 공정을 진행 한 후, 최적화된 후속 공정을 거쳐 3개의 플러그를 전기적으로 연결하는 방식이다. 플러그는 여러 층의 기판을 쌓은 뒤 셀을 한 번에 형성하기 위해 내는 수직 구멍을 말한다.

이 과정에서 저변형 소재를 개발하고 플러그 간 자동 정렬(alignment) 보정 기술을 도입했다. 이와 함께, 회사 기술진은 이전 세대인 238단 낸드의 개발 플랫폼을 321단에도 적용해 공정 변화를 최소화함으로써 이전 세대보다 생산성을 59% 향상시켰다.

이번 321단 제품은 기존 세대 대비 데이터 전송 속도는 12%, 읽기 성능은 13% 향상됐다. 또, 데이터 읽기 전력 효율도 10% 이상 높아졌다. SK하이닉스는 321단 낸드로 AI향 저전력 고성능 신규 시장에도 적극 대응해 활용 범위를 점차 넓혀갈 계획이다.

SK하이닉스 최정달 부사장(NAND개발담당)은 “당사는 300단 이상 낸드 양산에 가장 먼저 돌입하면서 AI 데이터센터용 SSD, 온디바이스 AI 등 AI 스토리지 시장을 공략하는 데 유리한 입지를 점하게 됐다”며 “이를 통해 당사는 고대역폭 메모리(HBM)로 대표되는 D램은 물론, 낸드에서도 초고성능 메모리 포트폴리오를 완벽하게 갖춘 ‘풀스택(Full Stack) AI 메모리 프로바이더’로 도약할 것”이라고 말했다.

낸드는 가격 하락과 재고 누적으로 '팔면 팔수록 적자'라는 말이 나왔지만, 올해 들어 AI 시장 확대로 구매가 늘면서 HBM과 더불어 SK하이닉스의 차세대 먹거리로 떠오르고 있다.

특히 최태원 SK그룹 회장은 SK하이닉스의 낸드 자회사 솔리다임 이사회 의장을 맡으며 낸드 경쟁력 강화에 힘을 쏟고 있다. 올해 9월 기준 솔리다임을 포함한 SK하이닉스의 전세계 낸드 시장 점유율 22.5%로, 지난해 19.2%에서 점차 확대되는 추세다.