[인터뷰] 초거대 AI 시대의 랜드마크, 삼성전자 V낸드

삼성전자는 지난달 업계 최초로 ‘1Tb(테라비트) TLC(Triple Level Cell)*9세대 V낸드’ 양산을 시작하며 낸드플래시 시장에서 리더십을 공고히 했다. ‘9세대 V낸드’는 업계 최소 크기의 셀(Cell)과 최소 몰드(Mold)* 두께가 구현되어 이전 세대보다 약 1.5배 높은 비트 밀도(Bit Density)*를 자랑한다. 셀 간섭 회피 기술, 셀 수명 연장 기술을 적용해 간섭 현상*을 제어하고, 제품 속도와 소비 전력, 품질과 신뢰성을 높인 것이 특징이다.

 

오늘 뉴스룸은 ‘9세대 V낸드’ 기획과 개발을 담당한 삼성전자 상품기획실 현재웅 상무, Flash개발실 홍승완 부사장, 김은경 상무, 조지호 상무를 만났다. 이들과 함께 AI 시대의 새로운 가능성을 창조해 가는 삼성전자 V낸드 공간으로 입장해 보자.

 

 

* TLC(Triple Level Cell): 하나의 셀에 3bit 데이터를 기록할 수 있는 구조

* 몰드(Mold): 셀을 동작시키는 워드 라인(트랜지스터의 on/off를 담당하는 배선)의 층

* 비트 밀도(Bit Density): 단위 면적당 저장되는 비트의 수

* 간섭 현상: 셀 간 간격이 좁아져 전자가 누설되거나 인접 셀이 영향을 받는 현상

삼성전자는 2002년 낸드플래시 메모리 분야에서 세계 1위에 오른 뒤, 시장을 선도하며 초격차 기술을 선보이고 있다. 긴 여정의 결실이라고 할 수 있는 9세대 V낸드에 이어, 삼성전자는 앞으로도 끊임없는 혁신과 첨단 메모리 기술 개발을 통해 정교한 미래를 설계해 나갈 예정이다.

[인터뷰] 초거대 AI 시대의 랜드마크, 삼성전자 V낸드 | 삼성반도체 (samsung.com)

samsung v nand landmark of the hyperscale ai era | 삼성반도체

삼성전자, 업계 최초 '9세대 V낸드' 양산

삼성전자가 업계 최초로 '1Tb(테라비트) TLC(Triple Level Cell) 9세대 V낸드' 양산을 시작하며 낸드플래시 시장에서의 리더십을 공고히 했다.

* TLC(Triple Level Cell): 하나의 셀에 3bit 데이터를 기록할 수 있는 구조

삼성전자는 ▲업계 최소 크기 셀(Cell) ▲최소 몰드(Mold) 두께를 구현해 '1Tb TLC 9세대 V낸드'의 비트 밀도(Bit Density)를 이전 세대 대비 약 1.5배 증가시켰다.

* 비트 밀도(Bit density): 단위 면적당 저장되는 비트(Bit)의 수

더미 채널 홀(Dummy Channel Hole)제거 기술로 셀의 평면적을 줄였으며, 셀의 크기를 줄이면서 생기는 간섭 현상을 제어하기 위해 셀 간섭 회피 기술, 셀 수명 연장 기술을 적용해 제품 품질과 신뢰성을 높였다.

* 더미 채널 홀 (Dummy Channel hole): Cell Array에서 Plane을 구분하기 위해 만들어진 동작을 수행하지 않는 채널 홀

삼성전자의 '9세대 V낸드'는 더블 스택(Double Stack) 구조로 구현할 수 있는 최고 단수 제품으로, '채널 홀 에칭(Channel Hole Etching)' 기술을 통해 한번에 업계 최대 단수를 뚫는 공정 혁신을 이뤄 생산성 또한 향상됐다.

'채널 홀 에칭'이란 몰드층을 순차적으로 적층한 다음 한번에 전자가 이동하는 홀(채널 홀)을 만드는 기술이다. 특히, 적층 단수가 높아져 한번에 많이 뚫을수록 생산효율 또한 증가하기 때문에 정교화∙고도화가 요구된다.

9세대 V낸드'는 차세대 낸드플래시 인터페이스인 'Toggle 5.1'이 적용돼 8세대 V낸드 대비 33% 향상된 최대 3.2Gbps의 데이터 입출력 속도를 구현했다. 삼성전자는 이를 기반으로 PCIe 5.0 인터페이스를 지원하고 고성능 SSD 시장을 확대해 낸드플래시 기술 리더십을 공고히 할 계획이다.

* Toggle DDR: 낸드플래시 인터페이스 규격으로, 1.0은 133Mbps, 2.0은 400Mbps, 3.0은 800Mbps, 4.0은 1.2Gbps, 5.0은 2.4Gbps, 5.1은 3.2Gbps의 입출력 속도를 지원

* PCIe(Peripheral Component Interconnect Express): 기존 SATA 전송 속도의 성능 한계를 극복한 고속 인터페이스 규격

* PCIe 5.0: 기존 PCIe 4.0 대비 대역폭이 2배로 커진 32GT/s를 지원하는 차세대 PCIe 통신규격

또 '9세대 V낸드'는 저전력 설계 기술을 탑재하여 이전 세대 제품 대비 소비 전력이 약 10% 개선됐다. 환경 경영을 강화하면서 에너지 비용 절감에 집중하는 고객들에게 최적의 솔루션이 될 것으로 기대된다.

삼성전자 메모리사업부 Flash개발실장 허성회 부사장은 "낸드플래시 제품의 세대가 진화할수록 고용량∙고성능 제품에 대한 고객의 니즈가 높아지고 있어 극한의 기술 혁신을 통해 생산성과 제품 경쟁력을 높였다"며, "9세대 V낸드를 통해 AI 시대에 대응하는 초고속, 초고용량 SSD 시장을 선도해 나갈 것"이라고 밝혔다.

삼성전자는 'TLC 9세대 V낸드'에 이어 올 하반기 'QLC(Quad Level Cell) 9세대 V낸드'도 양산할 예정으로 AI시대에 요구되는 고용량∙고성능 낸드플래시 개발에 박차를 가할 계획이다.

* QLC(Quad Level Cell): 하나의 셀에 4bit 데이터를 기록할 수 있는 구조

• 업계 최초 '1Tb TLC 9세대 V낸드' 양산
  • 더블 스택(Double Stack) 구조로 구현 가능한 최고 단수 V낸드
  • '채널 홀 에칭 기술'로 업계 최대 단수 뚫어…생산성 증대
• 업계 최소 크기∙두께, 차세대 인터페이스 적용 등으로 기술 리더십 증명
  • 최첨단 기술로 셀 면적은 줄이면서 간섭 현상은 줄여 이전 세대 대비 비트 밀도 1.5배 증가
  • '이전 세대 대비 33% 향상된 데이터 입출력 속도 지원
• 올해 하반기 'QLC(Quad Level Cell) 9세대 V낸드'도 양산 예정

삼성전자, 업계 최초 '9세대 V낸드' 양산 | 삼성반도체 (samsung.com)

삼성전자, 업계 최초 '9세대 V낸드' 양산 | 삼성반도체

 

"업계 최초 9세대 V낸드 개발"...삼성, AI발 훈풍에 낸드 주도권 선점 나서

현재웅 삼성전자 DS부문 상품기획실 상무. 삼성전자 제공

 

홍승완 삼성전자 DS부문 Flash개발실 부사장. 삼성전자 제공

 삼성전자가 인공지능(AI)용 고용량 스토리지 시장의 수요 확대에 발맞춰 올해 하반기 중으로 차세대 낸드플래시 제품을 빠르게 개발해 시장에 적극 대응하겠다고 밝혔다.

21일 삼성전자 뉴스룸은 업계 최초 9세대 V낸드 개발과 기획에 앞장섰던 현재웅 삼성전자 반도체(DS)부문 상품기획실 상무, 홍승완 Flash개발실 부사장, 김은경 Flash개발실 상무, 조지호 Flash개발실 상무의 인터뷰를 공개했다. 이번 인터뷰를 통해 삼성전자는 △9세대 V낸드의 숨겨진 혁신 기술 △인공지능(AI)시대에서 낸드의 역할 △고용량 낸드의 중요성 △향후 낸드 시장 전망 및 대응방안 등을 소개했다.

현재웅 상무는 AI시대에서 고대역폭메모리(HBM)뿐만 아니라 낸드의 역할이 강조된다고 말했다. 현 상무는 "언어 모델의 데이터 학습을 위해서는 학습의 재료가 되는 대규모 데이터를 담을 공간이 필요해 추론 단계에서 알고리즘이 빠르게 동작하기 위한 고성능 스토리지가 필수적"이라면서 "V낸드는 고성능 스토리지로서 정확하고 빠른 AI 서비스 실현에 중추적인 역할을 하게 될 예정"이라고 밝혔다.

삼성전자는 지속적으로 성장하는 낸드 시장에 대응하기 위한 전략으로 AI 서버용 제품을 중심으로 포트폴리오 구성을 강화하고 있다. 중장기적으로 차세대 응용처가 될 것으로 예상되는 △온디바이스 AI △오토용 제품 △엣지 디바이스 등 차세대 응용 제품의 포트폴리오를 확대하면서 수요에 대응하겠다는 전략이다. 이를 위해 삼성전자는 올 하반기 중으로 쿼드레벨셀(QLC) 기반 제품을 빠르게 개발해 AI용 고용량 스토리지 시장에 적극 대응할 예정이다.

김은경 삼성전자 DS부문 Flash개발실 상무. 삼성전자 제공

조지호 삼성전자 DS부문 Flash개발실 상무. 삼성전자 제공

9세대 V낸드 혁신기술의 배경으로는 '셀 게이트 워드 라인 형성 공정'과 'HARC(High Aspect Ratio Contact) 식각 공정'이 있었다. 홍승완 부사장은 "업계 최소 두께의 '셀 게이트 워드 라인 형성 공정'을 통해 한 '단'을 얇게 만들고, 그로 인해 발생하는 셀 간 간섭을 제어하는 설계 기술을 적용했다"면서 "'HARC 식각 공정'을 고도화해 최상단부터 최하단까지 균일한 채널 홀을 형성할 수 있었다"고 설명했다. HARC 식각 기술은 높은 종횡비(가로 대 세로의 비율)를 가질 수 있도록 동일한 바닥 면적에서 더 높이 뚫을 수 있는 기술을 뜻한다.

또, 9세대 V낸드는 기존 제품 대비 저전력 효율을 높였다. 조지호 상무는 "'저전력 설계 기술'에 초점을 맞춰 이전 제품 대비 소비 전력을 10% 이상 개선하는데 성공했다"고 설명했다.

한편, 삼성전자는 지난달 업계 최초로 1테라비트(Tb) 트리플레벨셀(TLC) 9세대 V낸드 양산을 시작하며 낸드 시장 지배력을 공고히 했다. 9세대 V낸드는 업계 최소 크기 셀과 최소 몰드(셀을 동작시키는 층) 두께가 구현돼 이전 세대보다 약 1.5배 높은 비트 밀도를 갖췄다.

 

[반도체 용어 사전] 3D V낸드플래시 메모리

기존에 단층으로 배열된 셀을 3차원 수직으로 적층한 낸드플래시 메모리.

3D V낸드플래시는 기존 2D 낸드플래시의 미세화 공정 기술 한계를 극복하기 위해 개발된 기술이다.

최첨단 10나노급 공정이 도입되면서 이웃한 셀 간의 간격이 좁아지게 되었다. 이로 인해 전자가 누설되는 간섭 현상이 심화되었는데, 이러한 문제를 극복하기 위해 기존 단층구조로 배열된 셀을 3차원 수직구조로 적층하는 혁신적인 기술이 개발된 것이다.

물리적 기술의 한계를 극복한 3D V낸드플래시는 셀 사이의 간섭 영향을 대폭 줄여 셀 특성을 향상시켰으며, 기존 2D V낸드플래시에 비해 메모리의 속도와 수명 및 전력 효율성을 크게 개선했다.