삼성전자는 이번 행사에서 과학기술 70선에 선정된 DRAM 메모리반도체와 낸드플래시 메모리, 흑백/칼라 TV, 휴대폰 상용화 기술 등을 전시하고, UHD 영상, 기어 VR 등 최신 기술의 체험 공간을 마련해 관람객들의 이목을 집중시켰습니다.

■ 국내 최대 과학축제, ‘2015 과학창조 한국대전’

2015 과학창조 한국대전은 ‘광복 70주년, 과학기술이 이끄는 새로운 도약’을 주제로, 300여 개 기관•단체가 참여했는데요, 많은 사람들이 과학 문화를 즐길 수 있도록 과거-현재-미래를 잇는 다양한 프로그램이 마련됐습니다.
특히 이번 행사에는 과학 꿈나무들의 발길로 활기가 넘쳤습니다. 그럼, 호기심 가득한 학생들의 발걸음이 향한 그곳으로 함께 가볼까요?

■ 광복 70년 과학기술의 주역 – D램 메모리 / 낸드플래시 메모리

“아빠, D램이 뭐예요?”
호기심 가득한 아이의 눈길이 닿은 곳은 1980년대 과학기술 역사의 대표기술로 선정된 ‘D램 메모리 반도체’입니다. 아이는 과학기술 역사에 대해 차근차근 알아가고, 부모는 잠시 그때 시절을 회상하며, 즐겁게 설명하는 모습이었습니다.

‘D램’은 기록해 둔 정보를 읽거나 수정할 수 있는 메모리입니다. 용량이 크고 속도가 빠른 것이 특징인 이 제품은 컴퓨터의 주력 메모리로 사용되고 있습니다.

삼성전자는 1992년 D램 산업에 진출한지 10년 만에 64Mb D램을 세계 최초로 개발하며, 한국 반도체 기술력이 세계 최고 수준에 올랐음을 입증했습니다. 이후 256Mb, 1Gb D램을 연이어 최초로 개발함으로써 한국은 메모리 강국으로 자리잡았습니다.

D램 메모리 반도체는 20여 년간 국가경제 성장에 기여하고, 국민들에게 ‘기술 독립’의 자신감을 심어준 제품으로 이번 과학기술 대표성과 70선에 선정됐습니다. 특히 과학기술 대표성과 70선에 대한 ‘국민 선호도 조사결과’에서 D램 메모리 반도체는 전기전자 분야에서 가장 선호도가 높은 것으로 나타났답니다.

‘낸드플래시 메모리’는 전원이 끊겨도 데이터를 보존하는 특성을 가진 반도체로, 스마트폰 스토리지 메모리나 SSD와 같이 대용량 데이터 저장용으로 사용되고 있는 반도체입니다. 특히, 좁은 면적에 많은 셀을 만들 수 있어 대용량화가 가능한 특징이 있습니다.

하지만, 10나노급 공정을 도입한 이후 셀이 점점 작아지고 이웃한 셀과의 간격이 좁아져, 기존 미세화 기술이 물리적 한계에 도달하게 되었습니다. 이러한 문제를 극복한 제품이 바로 2013년 8월, 삼성전자가 세계 최초로 생산한 3차원 V낸드(3D V-NAND)플래시 메모리입니다.

이 제품을 통해 한국 반도체 산업이 새로운 3차원 메모리 시대를 열게 되었는데요, 지난 20여 년간 정부, 기업, 학계가 끊임없이 노력해 온 낸드플래시 기술은 한국의 반도체 기술 리더십과 수출 경쟁력을 높인 기술로서 대표성과 70선에 선정됐습니다.

■ 삼성전자 부스에서 최신 기술 트렌드를 체험하다

전시장 한 켠에서는 일반인과 학생들의 눈높이에 맞춘 기술 체험으로 많은 인기를 끌고 있는 삼성전자 부스를 만날 수 있었습니다.

우리가 매일 사용하는 모바일 기기에는 수 많은 반도체 기술이 적용되어 있다는 것 아시나요? 삼성전자 부스에서는 스마트폰의 두뇌 역할을 하는 ‘모바일 AP’부터 ‘LPDDR4 모바일 D램’, ‘2800만 화소 이미지센서’, ‘4세대 NFC 솔루션’ 등 첨단 반도체 기술을 만나볼 수 있었습니다.

“우와~! 아이언맨이 실제 눈 앞에 있는 것 같아요.”
또한 최근 뜨거운 관심을 받고 있는 ‘삼성 기어VR’의 가상현실 기술을 체험할 수 있었습니다. 그밖에 아이들이 색칠한 공룡을 스캔해 영상으로 재현해주는 ‘영상 스캐너 존’ 등이 마련되어 아이부터 부모까지 다양한 연령대의 참여 열기가 높았습니다.

그렇다면, 관람객들은 우리나라 과학기술과의 만남에 대해 어떤 느낌을 받았을까요?

조금 생소할 수 있는 과학 기술의 역사와 최신 기술까지 직접 보고 느끼는 시간이었습니다. 특히, 과학기술의 한 역사로 자리잡은 D램 메모리가 가장 인상 깊었는데요. 과거부터 현재까지 경제 성장과 기술 발전에 도움을 준 반도체가 있었기 때문에, 오늘날 최신 기술을 생활 속에서 경험할 수 있는 것 같습니다. 앞으로 무한한 반도체 기술의 발전이 더욱 기대됩니다.

박대원 / 한성대학교 멀티미디어공학과

지금까지 ‘2015 과학창조 한국대전’ 현장을 소개해 드렸습니다. 광복 이후, 70년간 끊임없는 노력으로 발전을 이뤄온 과학기술의 성과와 역사를 한 눈에 살펴볼 수 있는 시간이었는데요. 수많은 과학 꿈나무들이 참여한 이번 2015 과학창조 한국대전이 미래 기술 발전을 위한 새로운 도약의 계기가 되기를 바랍니다!

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삼성전자는 6일 반도체 미세화 기술의 한계를 극복한 신개념 3차원 수직구조 낸드(3D Vertical NAND, 3D V-NAND) 플래시 메모리의 양산을 시작했다고 밝혔는데요.

이번 3차원 수직구조 낸드플래시 메모리는 업계 최대 용량인 128기가비트(Gigabit) 제품입니다.

■ 삼성 독자 기술로 반도체 기술 한계 극복

삼성전자의 독자 기술 ‘3차원 원통형 CTF(3D Charge Trap Flash) 셀구조’와 ‘3차원 수직적층 공정’ 기술이 동시 적용된 이 제품은 기존 20나노급 대비 집적도가 2배 이상 높아 생산성이 대폭 향상됐습니다.

지금까지 양산된 낸드플래시 메모리는 게이트에 전하를 저장하는 방식으로 40여 년 전 개발된 플로팅 게이트(Floating Gate) 구조를 적용했습니다.

그러나 최근 10나노급 공정 도입으로 셀간 간격이 대폭 좁아져 전자가 누설되는 간섭 현상이 심화되는 등 미세화 기술은 물리적 한계에 도달했는데요.

이에 삼성전자는 단층으로 배열된 셀을 3차원 수직으로 적층하는 ‘구조 혁신’과 ‘공정 혁신’을 통해 모든 문제점을 한 번에 극복하고 업계 최초로 ‘3차원 메모리 양산시대’를 열었습니다.

■ 미세화 경쟁에서 수직적층 경쟁으로 메모리 기술 대전환

삼성전자가 수 년간의 연구를 통해 개발한 ‘3차원 원통형 CTF셀 구조’ 기술은 고층빌딩처럼 수직 24단을 쌓는 것으로 삼성전자가 세계 최초로 개발한 2차원 CTF 기술을 입체 기술로 발전시킨 것입니다.

‘3차원 원통형 CTF 셀’은 전하를 안정적인 부도체에 저장해 위 아래 셀간 간섭 영향을 대폭 줄여 줍니다.

이로 인해 쓰기속도는 2배 이상 빨라지고 셀 수명인 쓰기 횟수(내구 연한)는 제품별로 최소 2배에서 최대 10배 이상으로 대폭 향상되며 소비전력 또한 절반으로 감소되었습니다.

‘3차원 수직적층 공정’은 더 작은 칩 면적에서 최고 집적도를 실현하는 기술로 삼성전자는 높은 단에서 낮은 단으로 구멍을 뚫어 전극을 연결하는 에칭(Etching) 기술과 각 단 홀에 수직 셀을 만드는 게이트 패턴 기술 등 독창적이고 획기적인 공정 기술을 개발했습니다.

또한 삼성전자는 지난 10년간 ‘3차원 수직구조 낸드플래시’를 연구하면서 300여건 이상의 핵심 특허를 개발해 한국, 미국, 일본을 비롯한 세계 각국에 출원을 완료했습니다.

삼성전자는 10나노급 이하 반도체 기술의 한계를 뛰어 넘어 향후 1테라(Tera) 비트 이상 낸드플래시를 출시할 수 있는 원천 기술을 확보하면서 낸드플래시 기술을 이끌어 나갈 패러다임을 제시했습니다.

결국 향후 낸드시장은 최신 포토설비를 이용한 미세화 경쟁 대신 적층 수를 높이며 고용량을 실현하는 기술 대전환을 이루게 됐습니다.

삼성전자 메모리사업부 플래시개발실장 최정혁 전무는 “수 년간 임직원 모두가 기술적 한계 극복을 위해 혁신 기술 개발에 매진한 결실”이라며 “향후 지속적으로 집적도를 높이고 성능을 향상시킨 차세대 제품을 연이어 출시해 세계 IT 산업 발전에 기여할 것”이라고 말했습니다.

시장 조사기관에 의하면 세계 낸드플래시 메모리 시장은 올해 236억불에서 2016년 308억불로 지속 성장할 것으로 보입니다.

삼성전자는 세계 최초로 3차원 수직구조 낸드플래시를 양산해 절대적인 제품 경쟁력 우위를 확보한 데 이어, 향후 더욱 차별화된 독자 기술로 메모리 사업 경쟁력을 지속 강화해 나갈 예정입니다.

※ 낸드 플래시 구조 비교 그림

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