[비즈니스포스트] 삼성전자와 마이크론, 키오시아와 SK하이닉스 등 글로벌 주요 낸드플래시 반도체기업이 최신 기술 성과를 소개하는 행사에서 중장기 전략 방향성을 구체화해 내놓았다.

3D낸드 및 QLC(쿼드레벨셀) 기술 경쟁으로 대용량 SSD가 본격적으로 대중화되면서 인공지능(AI)과 같은 신산업 발전에 기여할 것으로 전망된다.

29일 EEPW 등 중국언론 보도에 따르면 세계 주요 메모리반도체 전문기업이 최근 선전에서 개최된 중국 플래시메모리써밋(CFMS)에 참가했다.

낸드플래시 1위 기업인 삼성전자를 비롯해 마이크론과 키오시아, 중국 YMTC 등이 포함됐다. SK하이닉스는 자회사인 솔리다임을 통해 기술 및 사업 전략을 설명했다.

CFMS는 미국 플래시메모리써밋에 이어 낸드플래시 업계에서 가장 큰 행사 가운데 하나로 꼽힌다. 제조업 중심지인 중국시장이 반도체기업에 차지하는 중요성이 매우 크기 때문이다.

특히 올해 CFMS 2023은 세계 주요 반도체기업이 본격적으로 200단 이상의 고성능 3D낸드 기술을 상용화해 양산을 시작한 뒤 열린 행사로 더욱 주목받았다.

전 세계 반도체기업은 핵심 임원급 인사의 기조연설을 통해 그동안의 기술 발전 성과를 강조하며 앞으로 회사가 지향해 나갈 낸드플래시 사업 전략의 방향성을 전했다.

글로벌 반도체업황 둔화로 낸드플래시 수요가 급감한 반면 인공지능과 자율주행차 등 신산업 성장에 따라 중장기 수요는 대폭 성장할 것으로 예상되고 있어 각 기업별로 대응 전략이 차별화되고 있다.

이번 행사에서 가장 두드러지게 나타난 추세는 고용량 SSD를 비교적 낮은 가격으로 생산할 수 있는 3D낸드와 QLC 기술에 대부분의 기업이 역량을 집중하고 있다는 점이다.

3D낸드는 반도체 소자를 입체적으로 쌓아 올려 공간 효율을 높이고 이를 통해 고용량 낸드플래시의 성능 및 원가 경쟁력을 높일 수 있는 기술이다. QLC는 하나의 반도체 소자 단위인 ‘셀’에 기록하는 데이터 양을 늘려 가격 대비 용량을 높이는 방식이다.

현재 삼성전자와 마이크론, SK하이닉스가 230단 이상의 3D낸드를 비슷한 시기에 상용화해 양산에 나서면서 기술 경쟁을 주도하고 있다. 키오시아도 210단 이상의 3D낸드 기술력을 갖춰냈다.

삼성전자는 기조연설에서 3D낸드의 기술 발전이 10년 뒤 SSD의 최대 용량을 1페타바이트(PB)까지 높이는 데 기여할 것으로 내다봤다. 1PB는 1024테라바이트(TB)에 해당한다.

현재 삼성전자가 고객사에 공급하는 서버용 SSD 최대 용량이 30TB 정도라는 점을 고려한다면 상당히 빠른 속도로 기술 발전이 이뤄질 수 있다는 의미다.

삼성전자는 메타버스와 자율주행, 인공지능 로봇 분야에서 특히 낸드플래시 수요가 급증할 것으로 바라보며 기술 주도권을 유지해 나가겠다는 의지를 보였다.

낸드플래시 상위 업체들의 3D낸드 기술 경쟁 속도가 비슷해지고 있는 만큼 앞으로 경쟁의 중심은 QLC에 더욱 집중될 것으로 전망된다.

QLC는 본격적으로 상용화된 시기가 비교적 오래되지 않은 기술이고 데이터 처리 속도와 내구성 등 측면에서 기존의 TLC(트리플레벨셀) 기반 낸드플래시와 비교해 크게 떨어진다.

이러한 기술적 한계를 극복하는 일이 앞으로 수요가 크게 늘어날 대용량 SSD 시장을 선점하려는 여러 반도체기업의 노력에 핵심으로 자리잡을 수 있다.

삼성전자는 QLC 기술이 주류시장에 진입할 수 있도록 다방면으로 연구개발을 진행하고 있다고 밝혔다.

  마이크론은 기조연설에서 QLC 기반 낸드플래시에 업계 최초로 176단 3D낸드 기술을 접목해 공급을 시작했다는 성과를 강조하며 데이터 처리 속도를 크게 개선했다는 점을 앞세웠다.

QLC 기술이 앞으로 낸드플래시 시장 전체를 선도할 기술이 될 것이라는 전망도 이어졌다. 마이크론이 해당 분야에서 우위를 확보하겠다는 목표를 분명히 한 셈이다.

SK하이닉스 미국 자회사 솔리다임은 QLC에 집중하는 것은 물론 데이터 집적도를 더 높인 차세대 PLC(펜타레벨셀) 낸드플래시로 더욱 앞서나가겠다는 계획을 공개했다.

PLC는 QLC가 안고 있는 내구성과 속도 등 단점을 근본적으로 더 크게 안을 수밖에 없다. 아직 상용화 사례도 없기 때문에 난이도가 매우 높은 기술로 예상된다.

그러나 솔리다임은 이미 QLC 낸드플래시와 유사한 내구성을 갖추는 수준까지 PLC의 기술 발전에 성공했다며 대용량 SSD의 보급 확대에 기여할 수 있을 것이라는 기대를 나타냈다.

CFSM 2023 행사에는 중국 YMTC도 참가했다. YMTC는 3D낸드 기술에서 단기간에 삼성전자와 SK하이닉스 등 상위 기업을 추격하며 업계 판도를 뒤흔들 ‘다크호스’로 주목받아 왔다.

그러나 미국 정부가 지난해 말 YMTC에 반도체 장비와 부품, 소프트웨어를 사실상 판매할 수 없도록 하는 강력한 수출규제 조치를 도입하면서 사업 지속 여부가 불투명한 상태에 놓였다.

YMTC는 기조연설에서 “낸드플래시 수요 증가에 대응할 YMTC의 기술 발전은 절대 멈추지 않을 것”이라며 미국 정부의 규제 영향을 이겨내겠다는 강력한 메시지를 내놓았다. 김용원 기자