이석희 SK하이닉스 대표이사 사장이 낸드플래시분야에서 누구도 도달하지 못한 수직 적층기술에 도전한다.

메모리반도체 낸드는 기본 저장단위 셀을 수직으로 많이 쌓을수록 성능이 개선된다. 최근 낸드분야는 어느 기업이 더 높은 단수를 구현하느냐를 두고 경쟁이 뜨겁다.

이석희 사장은 지난해 인텔 낸드사업부 인수를 결정해 SK하이닉스 발전의 기반을 닦았다. 이제는 다른 기업보다 더 뛰어난 낸드기술을 확보하는 쪽에서 미래 성장동력을 찾고 있다.

이 사장은 22일 국제전기전자학회(IEEE) 온라인 콘퍼런스에 참석해 “반도체 미세화(스케일링)가 추구하는 가치는 산업과 고객의 요구에 부응하는 것이다”며 600단 낸드플래시 등 SK하이닉스 메모리반도체 개발 로드맵을 소개했다.

SK하이닉스가 낸드사업 덩치를 키우는 것뿐 아니라 기술적으로 반도체 경쟁력을 높이는 데 있어서도 세계 최고 수준의 목표를 잡고 있다는 것을 선언한 셈이다.

현재 SK하이닉스의 낸드 적층기술은 삼성전자 못지않다. SK하이닉스는 지난해 말 마이크론에 이어 176단 낸드 개발을 발표했다. 이는 반도체업계에서 가장 높은 단수를 구현한 것이다.

낸드시장 1위인 삼성전자도 더욱 성능이 뛰어난 반도체 개발에 박차를 가하고 있다. 삼성전자는 아직 128단 이상의 낸드를 공개하지 않았지만 지난해 투자자포럼을 통해 256단 낸드 개발이 가능하다고 밝혔다.

이런 상황에서 이 사장이 256단 낸드보다 적층 단수가 2배 이상 높은 600단 낸드 개발를 목표로 제시한 것은 삼성전자보다 앞서 176단 낸드를 선보인 데 만족해서는 안 된다는 뜻으로 풀이된다.

반도체업계에서는 삼성전자가 낸드 적층 단수에서 일시적으로 밀렸다고 해도 여전히 기존 반도체기업과 비교해 뛰어난 경쟁력을 지니고 있다고 본다. 낸드 성능이 무조건 적층 단수만으로 결정되지는 않기 때문이다.

낸드에서 높은 적층 단수가 의미를 갖기 위해서는 셀을 많이 쌓으면서도 개별 층의 높이를 줄여 최종 제품을 얇게 구현하는 기술이 필요하다. 삼성전자는 셀 높이를 축소하는 기술에서 업계 최고 수준에 있는 것으로 알려졌다.

이수빈 대신증권 연구원은 “낸드는 단일 층의 높이가 낮을수록 원가 경쟁력이 높아진다”며 “삼성전자는 단일 층 높이에서 경쟁사 대비 15% 유리하기 때문에 원가 경쟁력을 보유하고 있다”고 설명했다. 이 사장이 SK하이닉스의 ESG(환경·사회·지배구조)경영을 실천하는 데도 600단 낸드 등을 개발해 메모리반도체 성능을 강화하는 일이 필요하다.

SK하이닉스에 따르면 세계 데이터센터는 연평균 15% 확대돼 2025년에는 현재의 2배 수준으로 확대될 것으로 예상된다. 

데이터센터는 메모리반도체를 대량으로 요구하는 만큼 일반건물보다 훨씬 많은 전력을 소비한다. 반도체기업들이 메모리반도체의 저장공간과 에너지 효율을 높이지 않으면 단기간에 세계 탄소 배출량이 상당히 늘어날 공산이 크다는 뜻이다.

적층 단수가 높은 고성능 메모리반도체가 주목받는 이유다. 

SK하이닉스는 세계 모든 데이터센터의 하드디스크를 2030년까지 저전력 솔리드스테이트드라이브(SSD)로 교체하면 온실가스 4100만 톤 감축, 사회적가치 38억 달러 창출 등의 효용을 볼 수 있다고 본다. SSD는 낸드 기반 저장매체다.

이 사장은 “에너지문제 해결의 필요성은 아무리 강조해도 지나치지 않다”며 “메모리반도체는 컴퓨팅에 들어가는 에너지 소비를 크게 절감하면서 동시에 컴퓨팅 성능 향상이 가능하도록 해야 할 것이다”고 말했다.

이 사장이 제시한 600단 낸드 개발과제는 인텔 낸드사업부 인수에 이어 SK하이닉스 낸드사업 향방을 가를 새로운 변수가 될 것으로 보인다.

SK하이닉스는 지난해 10월 이 사장 주도로 인텔 낸드사업부를 90억 달러에 인수하는 내용의 계약을 체결했다.

SK하이닉스는 현재 낸드분야에서 세계 점유율 4위에 머물러 있어 1위 삼성전자와 격차가 크다. 시장 조사업체 트렌드포스에 따르면 삼성전자는 지난해 4분기 기준 낸드시장 점유율 32.9%를 보여 SK하이닉스(11.6%)와 20%포인트 가까운 차이를 보다.

하지만 인텔 낸드사업부(8.6%) 인수가 완료되면 SK하이닉스는 단순 합산 점유율 20.2%로 일본 키옥시아(19.5%)를 제치고 세계 2위로 뛰어올라 삼성전자를 뒤쫓게 된다. [비즈니스포스트 임한솔 기자]