용어사전

3D 낸드

[3D vertical NAND]

3차원(3D) 낸드는 평면(2D) 낸드의 회로를 수직으로 세운 제품이다. 낸드 플래시는 메모리 반도체의 한 종류다. D램과 달리 전원이 꺼져도 데이터를 기억하기 때문에 스마트폰 등에서 동영상 음악 사진 등을 저장하는 데 쓰인다.

3차원 낸드는 평면 미세공정 기술이 10나노미터(㎚)대에서 한계를 맞으면서 이를 뛰어넘기 위해 개발됐다. 평면이 단독주택이라면, 3D는 아파트로 보면 된다. 3D 낸드는 여러 장점이 있다. 평면 낸드보다 속도가 빠르고 용량을 크게 늘릴 수 있다. 안정성과 내구성도 뛰어나다. 전기 소모량마저 적다. 30단 정도 쌓으면 원가가 높지만, 48단 이상이면 같은 용량의 평면 낸드보다 원가가 낮아진다.

삼성전자가 2013년 업계 최초로 24단 제품을 생산하기 시작해 2015년 4분기부터 48단 제품 양산에 이어 2016년 12월 64단 제품 양산을 선언하는 등 선두를 지켜왔다.

하지만 2020년 11월 미국 마이크론이 176단 3차원(3D) 낸드를 싱가포르 팹에서 생산해 고객사에 납품했다고 밝힘으로써 세계 최초 타이틀을 빼앗았다. 한 달 뒤 SK하이닉스는 176단 4D 낸드 개발 소식을 전했고 2021년 2월에는 일본 키옥시아와 미국 웨스턴디지털이 공동으로 162단 3D 낸드 기술을 확보했다고 발표했다.

이에 일부 전문가들은 삼성전자와 마이크론의 기술 차이가 2년에서 6개월 내외로 줄었다고 평가하는 등 삼성전자에 대한 우려를 표명하기도 한다.

삼성전자는 2020년 열린 투자자포럼에서 7세대 V낸드부터는 더블 스택 공정을 적용할 예정이라고 밝힌 바 있다. 현재 6세대 V낸드는 싱글 스택을 적용해 128단을 쌓는데 더블 스택을 적용하면 256단 적층도 가능하다.

더블 스택은 회로에 전류가 흐르는 구멍을 두 번에 나눠서 뚫는 방식으로 싱글 스택보다 공정 수와 재료가 늘어난다. 단일 공정으로 100단 낸드 이상을 소화할 수 있는 곳은 삼성전자뿐으로 SK하이닉스 등은 최대 96단까지만 싱글로 처리할 수 있다.

삼성전자는 건설 중인 경기 평택 P2 공장에서 7세대 V낸드를 양산할 계획인데 이곳에서 생산할 제품은 176단을 넘어 200단 이상의 낸드가 될 것이라는 의견도 있다.

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  삼성전자가 오는 9월께 출시될 애플 아이폰7에 3차원(3D) 낸드 플래시 메모리를 공급한다. 업계 최대 용량인 256기가바이트(GB)에 크기는 손톱보다 작은 제품이다. 애플이 아이폰에 삼성 낸드를 쓰는 것은 2012년 이후 4년 만이다. 14일 업계에 따르면 삼성전자는 올초 애플에 아이폰7용 내장메모리로 256GB급 UFS(universal flash storage·사진)를 공급하기로 하고 납품을 시작한 것으로 알려졌다. UFS는 국제반도체표준화기구인 JEDEC의 최신 규격인 ‘UFS 2.0’ 인터페이스를 적용한 제품을 말한다. 이 제품은 48단 3D 낸드로 제작해 마이크로SD카드보다 연속 읽기 속도가 9배가량 빠르다. USB 3.0 인터페이스를 지원하는 아이폰7에선 5GB 크기의 풀HD 영화 1편을 11초 만에 전송할 수 있다. 저장용량도 커 47편이나 저장할 수 있다. 삼성은 아이폰7이 요구하는 △초고속 △초대용량 △초소형 특성을 업계에서 유일하게 만족시킨 것으로 알려졌다. 아이폰7은 낸드 용량을 32GB, 128GB, 256GB 등 세 종류로 출시할 것으로 알려졌다. 32GB와 128GB용 낸드는 기존처럼 SK하이닉스와 도시바, 마이크론이 공급한다. 애플은 2007년 아이폰을 첫 출시할 때부터 삼성전자의 메모리 반도체를 써왔다. 하지만 2011년 시작된 특허분쟁이 격화하면서 2012년 9월 출시된 아이폰5부터 삼성 메모리를 빼버렸다. 이후 삼성전자는 모바일 D램 공급은 재개했지만 낸드는 애플에 납품하지 못했다. 김현석 기자 realist@hankyung.com

  2016-06-15