SK하이닉스, 세계 최초 CTF 기반 96단 4D 낸드 개발…"30% 작고 30% 빠르다"

업계 최고 적층 96단 512기가비트 TLC 4D 낸드 개발

72단 3D 낸드 대비 웨이퍼 당 비트 생산 1.5배

설계·공정 기술 혁신으로 읽기 및 쓰기 성능 약 30% 향상

SK하이닉스가 개발한 96단 512Gbit TLC 4D 낸드플래시와 이를 기반으로 개발 중인 솔루션 제품들. [사진=SK하이닉스 제공]

SK하이닉스가 세계 최초로 4D 낸드플래시 개발에 성공했다. 기존 3D 낸드에 비해 30% 이상 작은 칩 하나에 64GB(기가바이트)를 저장할 수 있어 고용량 저장장치 구현이 가능할 전망이다.

4일 SK하이닉스는 "지난달 말 세계 최초로 CTF(Charge Trap Flash)와 PUC(Peri Under Cell)를 결합한 4D 낸드 구조의 96단 512Gb(기가비트) TLC(Triple Level Cell) 낸드플래시 개발에 성공해 연내 초도 양산에 진입한다"고 밝혔다.

SK하이닉스 4D 낸드의 특징은 기존 플로팅 게이트(Floating Gate) 셀 구조에 PUC를 결합한 방식과 달리, 3D 낸드에 채용 중인 CTF 셀 구조와 PUC 기술을 결합했다는 점이다.

기존 2D 낸드에 주로 적용된 플로팅 게이트의 경우 도체로 이뤄진 각각의 셀에 전자를 채우거나 빼는 방식으로 데이터를 구분했다. 그러나 전류회로의 크기가 작아질수록 셀 간에 간섭이 심해지는 물리적 한계가 있었다. CTF는 도체를 절연성이 높은 부도체로 대체해 이를 원천적으로 해결했다.

PUC 기술은 주변부(Peri) 회로를 셀 영역 하부에 배치하는 기술이다. 아파트 옥외에 있던 주차장을 아파트 지하로 옮겨서 공간 효율을 극대화하는 것이라고 할 수 있다. SK하이닉스 관계자는 "CTF 기반에서는 최초로 PUC를 도입했다는 차별성을 강조하기 위해 이 제품을 'CTF 기반 4D 낸드플래시'로 명명했다"고 밝혔다.

4D 낸드는 기존 72단 제품에 비해 쓰기와 읽기 성능이 각각 30%, 25% 향상됐다. 해당 제품은 기존의 72단 512Gb 3D 낸드보다 칩 사이즈는 30% 이상 줄었지만, 웨이퍼당 비트 생산량은 1.5배 증가했다. 또한 개별 칩 내부에 플레인(Plane)을 4개 배치해 동시 처리 가능한 데이터를 기존의 2배인 64KB(킬로바이트)로 늘렸다. SK하이닉스는 96단 512Gb 4D 낸드 1개로 기존 256Gb 3D 낸드 2개를 대체할 수 있어 원가 측면에서도 매우 유리하다고 강조했다.

SK하이닉스는 96단 512Gb 4D 낸드를 탑재한 최대 1TB(테라바이트) 용량의 소비자용 SSD를 연내 먼저 선보인 이후, 기업용 SSD 또한 차례대로 선보일 예정이다.

김정태 SK하이닉스 낸드 마케팅 담당 상무는 "향후 개발 플랫폼이 될 CTF 기반 96단 4D 제품은 업계 최고 수준의 원가 경쟁력과 성능을 동시에 갖춘 SK하이닉스 낸드플래시 사업의 이정표가 될 것"이라며 "연내 초도 양산을 시작하고, 향후 최근 준공한 M15에서도 본격 양산에 돌입해 고객 요구에 적극 대응할 것"이라고 말했다.