인텔·마이크론, 올해 QLC 낸드 양산..."삼성 독주에 제동"

조선비즈
  • 황민규 기자
    입력 2017.02.06 14:39 | 수정 2017.02.06 15:02

    인텔과 마이크론이 올해 하반기부터 쿼드레벨셀(QLC) 낸드 플래시를 양산한다. 두 회사는 지난 2015년 차세대 메모리 기술인 ‘3D 크로스포인트’를 공개한데 이어 비트당 용량을 극대화할 수 있는 QLC 기술 기반 낸드플래시 생산에도 공조하고 있다. 두 회사는 협공을 통해 삼성전자, 도시바 등이 점령한 플래시 메모리 시장에서 확실하게 점유율을 늘리겠다는 전략이다.

    인텔, 마이크론이 협업해 개발해 생산 중인 3D 낸드플래시./ 인텔 홈페이지
    6일 업계에 따르면, 최근 마이크론은 인텔과 협업을 통해 올해 하반기부터 3세대 3D 낸드플래시를 양산할 계획을 밝혔다. 이 제품에는 두 회사가 최근 2~3년간 함께 연구개발해온 QLC 기술과 3D 크로스포인트 기술이 적용될 전망이다.

    일반적으로 낸드플래시는 한 셀에 1비트, 2비트, 3비트의 정보를 담는다. 가령 1990년대까지 가장 보편적이었던 싱글레벨셀(SLC)는 셀 하나에 1비트를 담을 수 있는 기술이다. 2비트를 담는 멀티레벨셀(MLC) 방식은 2000년대 들어 가장 흔히 쓰이는 기술로, 아직도 상당수 솔리드스테이트드라이브(SSD) 제품이 MLC로 구성돼 있다.

    하지만 삼성전자(005930)가 2014년경부터 한 셀에 3비트를 담을 수 있는 트리플레벨셀(TLC) 기반 낸드플래시로 SSD 제품을 만들기 시작하며 추세가 달라졌다. 통상 TLC는 내구성, 신뢰도가 떨어지는 것으로 알려져 있지만 삼성은 자체 개발한 고성능 콘트롤러로 이같은 단점을 극복했다. 셀당 담을 수 있는 정보가 많아지면서 자연스레 더 작은 SSD에 더 높은 용량의 제품 구현이 가능해졌다.

    인텔과 마이크론이 선보인 QLC는 TLC에서 한 단계 더 나아간 제품이다. 아직까지 QLC 제품을 상용화한 사례는 거의 없다.

    반도체 업계 관계자는 "낸드플랫의 기본 단위인 셀은 아주 미세한 공간이기 때문에 지나치게 많은 비트를 담게 될 경우 셀 자체가 무너지거나 오류를 일으킨다"며 "하지만 TLC 역시 초기에는 신뢰성 논란이 있었지만 금방 안착했다"고 설명했다.

    빅데이터 시대를 바라보고 있는 현재 메모리 반도체의 고용량화는 피할 수 없는 흐름이다. 삼성전자 역시 지난해 초 손바닥만 한 크기의 2.5인치 SSD에 15테라바이트(TB) 용량을 담는 세계 최대 용량의 SSD를 출시한 바 있으며 올해 역시 20TB급 제품도 출시하기 위해 총력을 기울이고 있다. SK하이닉스, 도시바 등도 3D 낸드의 적층 수(단수)를 늘려 더 작은 제품 안에 많은 정보를 담을 수 있는 메모리를 개발하고 있다.

    인텔과 마이크론은 QLC 기술로 낸드플래시 메모리의 기본 단위인 셀의 활용도를 극대화하는 한편, 3D 크로스포인트 기술까지 적용해 정보 입출력 속도도 높일 것으로 알려졌다.

    인텔과 마이크론이 2015년 선보인 3D 크로스포인트는 기존의 CPU와 낸드플래시의 비효율적인 소통 방식을 구조적으로 바꿔 낸드보다 1000배 빠르고 D램보다 10배 많은 용량을 집적할 수 있은 것으로 알려져 있다.

    크로스포인트도 낸드 메모리처럼 기본적으로 셀 단위로 비트를 기록하지만, 셀 위아래에 가로와 세로로 엇갈리는 금속 회로 교차점(크로스포인트)마다 0과 1의 신호를 담는 '메모리 셀'과 '메모리 셀렉터'를 설치한 것이 특징이다. 크로스포인트마다 일종의 도로 주소를 지정해 정보를 한층 빨리 찾을 수 있도록 설계한 것이다.

    크로스포인트로 메모리 업계에 충격을 안겼던 인텔과 마이크론의 QLC 진입은 삼성전자, 도시바에게 큰 부담이 될 것으로 보인다. 삼성전자와 도시바는 지난 30여년간 낸드플래시 시장에서 단 한 번도 기술 리더십을 내준 적이 없기 때문이다.

    반도체업계 한 관계자는 "2D 낸드플래시 미세 공정은 사실상 16나노에서 끝을 맺었고 3D 낸드플래시의 적층 수도 무한정 쌓아 올릴 수는 없기 때문에 결과적으로 대안 기술이 필요한 시점이 오게 될 것"이라며 "올해부터 본격적으로 상용화되는 인텔, 마이크론의 3D 크로스포인트와 QLC 낸드가 해답이 될 수 있을지 검증 과정을 지켜봐야 한다"고 설명했다.

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