지난 11월 12일, 일산 킨텍스에서는 올 한해를 결산하는 산업기술의 축제가 열렸습니다. 바로 산업통상자원부가 개최하는 2013 산업기술주간(11.12~11.16)의 개막행사 ‘2013 대한민국 기술대상 시상식’입니다. 첨단 산업기술의 향연장인 ‘2013 대한민국 기술대상 시상식’ 현장을 소개합니다.

■ 산업기술의 빛나는 별, 대한민국 기술대상

대한민국 기술대상 시상식은 한해동안 국가기술 산업발전에 기여한 개인과 기업에 대한 노고를 치하하고, 기술인들의 화합과 발전을 도모하는 자리입니다. 올해 시상식에는 산업기술계 인사, 언론사 기자 등 600여명이 참석했는데요,

‘창조, 대한민국 산업기술의 DNA’라는 주제로 대한민국을 빛낸 34개의 우수 기술에 대해 대상(대통령상 1점), 금상(국무총리상 1점) 등이 수여되고, 최초·최고의 10개 기술에 대해 신기술 인증서를 수여하는 자리였습니다.

산업통상자원부 윤상직 장관은 “앞으로도 실패를 두려워하지 않는 도전정신과 창조적인 DNA를 가지고 더 나은 미래를 위해 노력하자”는 축사를 전하며 행사의 시작을 알렸습니다.

■ 삼성전자 3차원 수직구조 낸드플래시, 2013년 대한민국 최고의 산업기술로 선정

본격적인 시상이 진행되기 전, 시상식장은 수상자들의 설렘과 긴장감으로 그 열기를 더했습니다. 대한민국 최고의 산업기술로 인정받는 영광스러운 자리이기에 그 의미가 각별했는데요,

마침내 최고 기술대상인 대통령상 수상작이 발표됐습니다. 바로 혁신적인 기술로 업계의 주목을 받고 있는 삼성전자 ’10나노급 128기가비트(Gb) 3차원 수직구조 낸드플래시’가 영광의 주인공입니다!

삼성전자 3차원 수직구조 낸드(3D V-NAND) 플래시는 단층으로 배열된 셀을 3차원 수직으로 적층하는 ‘구조 혁신’과 ‘공정 혁신’을 통해 기존 미세화 기술의 한계를 극복한 제품인데요, 셀 수명은 최대 10배, 쓰기속도는 2배나 높으면서도 소비전력은 절반에 불과합니다.

삼성전자는 세계 최초로 3차원 메모리 반도체 시대를 열어 이번 대통령상 수상의 영광을 안았습니다. 또한 삼성전자 3차원 수직구조 낸드 플래시 기술은 대통령상 수상에 이어 ‘2013 대한민국 10대 신기술’에도 선정되며 그 진가를 발휘했습니다.

10대 신기술에는 8개 코어에 기반한 고성능 모바일 AP, ‘엑시노스 5 옥타(Exynos 5 Octa)’도 함께 선정됐는데요, 빅리틀(big.LITTLE) 설계 기술과 28나노미터 미세 공정 기술을 접목해 고성능, 저전력을 동시 구현한 AP로, 4개의 고성능 코어와 4개의 저전력 코어가 프로그램의 요구 성능에 따라 자연스럽게 전환된답니다.

이렇게 2013년 대한민국을 빛낸 10대 신기술에 삼성전자 메모리 반도체와 시스템 반도체가 선정되며 미래 경쟁력을 고루 갖췄다는 평가를 받았습니다.

■ 지난 1년, 대한민국 10대 신기술을 한자리에

한편, 킨텍스에는 ‘2013년 대한민국 10대 신기술’로 선정된 기술을 한 눈에 볼 수 있는 자리가 마련됐습니다. 이 날 10대 신기술에 선정된 삼성전자 반도체 기술을 더 자세히 만나 볼 수 있는 생생한 현장이었습니다.

대통령상과 10대 신기술에 동시 선정된 ’10나노급 128기가비트(Gb) 3차원 수직구조 낸드플래시’는 기존 2차원 평면 구조를 3차원 수직 적층 구조로 바꾼 발상의 전환을 통해 탄생했습니다. 소형화, 대용량화된 기존 낸드플래시는 공정이 미세화되면서 셀이 점점 작아지고 이웃한 셀과의 간격이 좁아지게 됐는데요, 이로 인해 전자가 누설되는 간섭 현상이 나타나며 미세화 기술이 한계에 봉착한 것입니다.

이러한 문제를 극복하기 위해 단층구조의 집을 수십 층 아파트와 같이 수직으로 쌓아 올린 것이 ‘3차원 수직구조 낸드플래시’입니다. 덕분에 더 빠른 속도와 내구성, 그리고 집적도를 자랑합니다. 위 사진처럼 기존 낸드플래시와 3차원 수직구조 낸드플래시의 차이, 한 눈에 봐도 아시겠죠?

2013 대한민국 10대 신기술의 또 다른 주인공, ‘엑시노스 5 옥타’는 3D 영상이나 고사양 게임 등은 고성능 빅(Big)프로세서로 처리하고 문자 메시지, 이메일 송부 등 작업을 수행할 때는 상대적으로 소비전력이 적은 리틀(LITTLE) 프로세서가 구동되는 원리인데요, 8개의 코어 탑재로 ‘고성능’과 ‘저전력’이라는 두 마리 토끼를 모두 잡은 제품이랍니다!

지금까지 ‘2013 대한민국기술대상 시상식’ 현장 소식을 생생하게 전해 드렸습니다. 낡고 투박한 컴퓨터에서부터 지금의 초소형 모바일 기기들에 이르기까지, IT 기술 발전의 역사 속에는 항상 반도체 기술이 함께 했는데요~ 어느덧 대한민국 기술 발전의 중심에 삼성전자 반도체 기술이 자리잡고 있음을 알 수 있었던 현장이었습니다. 앞으로도 세계 시장에서의 삼성전자 반도체의 활약! 더욱 기대해주셔도 좋습니다! ^^

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반도체의 화려한 첨단기술들을 한 눈에 만날 수 있는 곳이 있습니다! 바로 일산 킨텍스에서 열린 국제반도체대전(i-SEDEX 2013)인데요. 국제반도체대전은 올해 어느덧 제 15회를 맞이하는 반도체 전문 전시회로, 미래 유망산업의 다양한 제품 및 첨단기술을 한자리에서 만날 수 있는 국내 반도체산업 축제입니다.

2008년부터는 한국전자전(KES)과 국제정보디스플레이전(IMID) 등 3대 전시회를 한 자리에 묶은 전자정보통신산업대전으로 열리고 있는데요. 삼성전자 DS부문은 2005년부터 매년 국제반도체대전에 참여해 첨단 반도체 기술을 선보이고 있습니다.

총 160개사, 500개 부스가 참여하는 반도체 축제 i-SEDEX 2013! 반도체가 선보이는 첨단기술의 향연 속으로 함께 가 볼까요?

■ 차세대 반도체 기술을 한 눈에, i-SEDEX 2013

삼성전자는 i-SEDEX 2013에서 새로운 메모리반도체 시대를 열어 갈 3차원 수직구조 낸드플래시(3D V-NAND)와 이를 적용한 데이터센터용 차세대 SSD 제품군 등 차세대 기술을 선보였습니다.

■ 한계를 뛰어넘다! 3차원 수직구조 낸드플래시 메모리

이번 전시회에서 가장 큰 관심을 받은 제품은 지난 8월 양산에 들어간 ‘3차원 수직구조 낸드(3D V-NAND)플래시 메모리’입니다.

낸드플래시 메모리는 다양한 모바일 기기와 전자제품의 대표적인 메모리 저장장치로 사용되고 있습니다. 하지만 최첨단 10나노급 공정 도입으로 셀간 간격이 대폭 좁아져 전자가 누설되는 간섭현상이 심화되는 등 미세화 기술이 물리적 한계에 도달했습니다.

삼성전자는 단층으로 배열된 셀을 3차원 수직으로 적층하는 ‘구조 혁신’과 ‘공정혁신’을 통해 이런 문제점을 모두 해결했는데요, 바로 그 주인공이 3D V-NAND 플래시입니다. 3D V-NAND 플래시는 기존 제품보다 셀 수명이 최대 10배, 쓰기속도는 2배나 높으면서도 소비전력은 절반에 불과한 혁신제품으로 이번 i-SEDEX 현장에서도 뜨거운 관심을 받았습니다.

향후 1테라비트 이상 낸드플래시를 출시할 수 있는 원천기술을 확보하면서 새로운 패러다임의 메모리반도체 시대를 열었다는 평가를 받고 있답니다.

또한 부스에서는 3D V-NAND 플래시에 대한 다양한 자료 외에도 3D V-NAND 플래시가 적용된 서버용 SSD 제품군도 함께 선보였습니다.

■ SSD 대중화 시대로! SSD 840 EVO

3D V-NAND SSD가 데이터센터나 기업용 서버를 위한 제품이라면, 전시장 다른 쪽에 위치한 SSD 840 EVO는 일반 소비자를 위한 브랜드 제품입니다. 도시적인 디자인이 돋보이는 840 EVO는 본격적인 SSD 대중화 시대를 이끌 핵심 제품으로 840 대비 연속쓰기 성능이 최대 3배 향상된 제품인데요, 120GB부터 1TB까지 5개의 라인업 구성으로 소비자들이 가장 적합한 용량의 제품을 선택할 수 있도록 지원해 제품 선택권 또한 강화시켰습니다.

전시장에는 840 EVO와 함께 울트라북용 PCIe 인터페이스 기반의 대용량 제품 등 다양한 SSD 제품들이 전시되어 많은 이들을 사로잡았습니다.

■ More Speed, Less Energy! 삼성 그린메모리 솔루션

모바일 기기와 무선 인터넷망의 발달로 데이터센터의 역할이 점점 더 중요해지고 있는 요즘, 전시장에는 삼성 그린메모리 솔루션 코너가 마련되었습니다.

일반 서버(DDR3+HDD)와 삼성 그린 솔루션 서버(DDR3+SSD)가 비교 시연되고 있었는데요, 두 서버의 성능과 전력 소모량 차이가 한눈에 보이시나요? 그린 솔루션 서버는 일반 서버에 비해 무려 20배에 가까운 성능을 보이면서도 전력 소모량은 64% 감소시켜 그린 솔루션의 놀라운 효율을 다시 한 번 보여 줬습니다. 성능은 물론 지구환경까지 생각하는 착한 그린메모리랍니다.

■ 더 강력해진 모바일 AP가 왔다! 엑시노스 5 옥타

시스템반도체에서는 그래픽 성능을 업계 최고 수준으로 강화한 고성능 모바일 AP ‘엑시노스 5 옥타’가 전시되었습니다. 기존 제품보다 그래픽 처리 능력이 두 배 이상 향상된 엑시노스 5 옥타는 3D 그래픽을 정교하게 처리하는 동시에 멀티 태스킹과 고성능 게임에서도 뛰어난 성능을 제공합니다.

특히 엑시노스 5 옥타에는 업계 최초로 ‘옥타코어 빅리틀(big.LITTLE) 멀티프로세싱 솔루션’이 적용됐는데요, 이는 8개의 코어를 작업환경에 따라 필요 수 만큼 작동시켜 모바일 AP의 성능과 효율을 크게 개선한 CPU 구동방식입니다. 또한 전시장에는 고사양 3D게임을 플레이해도 끊기지 않는 엑시노스의 강력한 성능을 체험할 수 있는 공간도 마련되어 학생들의 눈길을 사로잡았답니다.

이 밖에도 초박형, 대용량, 고성능을 자랑하는 모바일 D램 ‘LPDDR3’와 데이터 고속처리를 위해 모바일 기기에 내장하는 저자용 메모리반도체 eMMC, 이미지의 색 재현성과 화질을 높인 차세대 CMOS 이미지센서 기술 ‘아이소셀(ISOCELL)’ 등도 만나 볼 수 있었습니다.

그렇다면 오늘 삼성전자 부스를 본 방문객들은 어땠을까요? 두 학생을 만나 오늘 반도체와의 만남이 어땠는지 소감을 들어보았습니다.

인천대학교 전자과 강동원
“반도체라는 분야가 매우 어렵고 낯설게 느껴졌는데 SSD나 최신 기술이 적용된 제품들을 보면서 반도체라는 것이 생각보다 재미있고 부드럽다는 생각이 들었습니다.”

인천대학교 전자과 한승관
“이번 삼성전자 전시를 보면서 새롭게 개발된 기술을 많이 볼 수 있었는데, 그 발전 속도가 매우 빨라서 놀라웠습니다. 특히 초소형으로 집적된 반도체 기술들이 신기했는데요. 앞으로의 기술 발전이 더욱 기대됩니다.”

어려운 반도체 개념을 다양한 시각자료로 쉽게 재해석한 i-SEDEX 2013의 삼성전자 부스에는 특히 많은 방문객들이 전시제품을 관람하며 큰 호응을 보였는데요. 첨단 반도체 기술의 현재, 그리고 미래를 만나 볼 수 있었던 국제반도체대전(i-SEDEX 2013). 앞으로 반도체가 우리 삶 속의 모습을 어떻게 바꿔 갈지 여러분의 많은 기대와 응원 부탁 드립니다!

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삼성전자는 나흘간 일산 킨텍스에서 열리는 이번 전시회에서 ‘놀라움의 여정(Journey of Wonder)’이라는 콘셉트와 함께 1352㎡ (409평) 공간에 최고 기술력의 제품들을 결집시켰습니다. 

■ UHD TV의 생생함 – 밀림의 현장감 조화

삼성전자 부스에서는 ‘KES 혁신상’을 받은 85형 UHD TV와 55형 커브드 OLED TV가 관람객을 맞이합니다. 입구부터 85형과 98형 UHD TV가 현실같은 영상과 전에 없던 웅장한 규모로 차세대 TV의 면면을 선보이는데요. 

특히, 지난 8월 서울 청담동 비욘드 뮤지엄(Beyond Museum)에서 진행해 높은 관심을 일으켰던 ‘삼성 UHD TV와 함께 하는 멸종위기 동물전(展), UHD ZOO’를 다시 선보이며 관람객들이 신비로운 밀림 속을 간접 경험할 수 있게 했습니다.

‘UHD ZOO’ 공간을 지나 커브드 OLED TV 전시공간에서는 화면이 공중에 떠 있는 것 같은 커브드 OLED TV만의 독특한 프레임 디자인과 부드러운 곡선미, 화면 몰입감을 선보입니다.  

실생활에 자유자재로 스며드는 첨단 스마트 기능을 시연하는 스마트TV 전시공간에서는 스마트폰의 요리법 화면을 TV의 큰 화면으로 보거나, 아이들이 TV를 이용해 공부하는 모습을 볼 수 있습니다. 또한 TV로 오페라 감상, 요가, 축구 등을 실제현장에서 보고 참여하는 것처럼 생생한 느낌을 받을 수 있게 전시공간을 꾸몄습니다. 

삼성전자는 UHD TV-커브드 OLED TV-스마트 TV의 ‘삼각편대’로 기존 TV를 넘어선 미래시장에 대한 개척 의지를 내보인다는 방침인데요.

이와 함께 한 단계 진화한 디스플레이 제품들도 다양하게 선보였습니다. ‘컬러 리얼리즘’을 보여주는 시리즈9 캘리브레이션 모니터(S27B970D/S27B971D), 동시에 10곳의 터치를 인식하는 터치 모니터 시리즈7(S24C770T), 콘텐츠에 따라 화면을 가로•세로로 바꿔 가며 쓸 수 있는 광시야각 모니터(S27C750P)를 각각 전시했습니다.

아울러 화면 간 경계가 3.7㎜로 신용카드 4장 두께에 불과한 세계 최소 베젤의 비디오월용 상업용 디스플레이(LFD), 세계 최대 크기인 95형 LFD를 동시에 선보이며 작년까지 5년 연속 세계시장 1위를 차지한 삼성전자 LFD의 업계 최고 기술력을 강조했습니다.

■ ‘세상을 바꾸는 혁신가전’ 한자리에

삼성전자는 ‘기존에 없던, 세상을 바꾸는 삶의 혁신’을 모토로 프리미엄 생활가전도 대거 전시했습니다.

모션싱크 청소기는 본체-바퀴가 따로 움직이는 ‘본체회전’ 구조로 좁은 공간에서도 쉽게 회전하고 급격한 방향 전환에도 뒤집어지지 않는 ‘이동의 자유’를 선사합니다.  삼성전자는 모션싱크 청소기의 내부를 들여다볼 수 있는 모형을 전시해, 혁신기술의 구현 원리를 소개햇는데요.

최근 고객 선호도를 반영해 스파클링 워터를 자동 생성해주는 것은 물론, 탄산의 농도까지 3단계로 설정할 수 있는 ‘삼성 지펠 스파클링 냉장고’도 선보였습니다.

냉장실을 인케이스와 쇼케이스의 이중공간으로 분리한 ‘푸드쇼케이스’ 냉장고, 냉장-냉동-김치보관까지 한 번에 할 수 있는 ‘지펠 T9000 김치플러스’ 냉장고, 하루 60분 ‘쿨샷’ 기능으로 저염 김치까지 아삭하고 맛있게 보관해주는 ‘지펠 아삭 M9000’ 김치냉장고도 소개됐습니다.

이밖에 내부가 훤히 보이는 투명한 구조의 모형제품으로 ‘버블샷3 W9000’ 세탁기의 세제 자동투입, 물을 사용하지 않는 ‘에어 스피드 드라이’ 건조방식을 선보이는 등 관람객들이 혁신기술을 감각적으로 체험할 수 있도록 하는데 주안점을 뒀습니다. 항균세라믹 조리실과 함께 열풍을 이용한 튀김기능을 제공하는 삼성 스마트오븐도 고급스런 웰빙 생활방식을 제안했습니다.

■ 신개념 스마트기기 사용문화 창조

삼성전자 모바일 전시공간에서는 신개념 스마트기기 사용문화를 선도하는 갤럭시 노트3와 갤럭시 기어를 만나볼 수 있습니다.

갤럭시 노트3는 새로워진 ‘S펜’과 5.7형 대화면의 조화로 더욱 편해진 멀티태스킹 경험을 선사합니다. S펜을 뽑거나 스크린 위에서 S펜의 버튼을 누르기만 하면 5가지 주요 기능을 한 번에 실행시킬 수 있는 ‘에어 커맨드’가 나타나는데요.

에어 커맨드는 ▲S펜으로 메모하고 연결 버튼만 누르면 통화, 메시지•e메일 보내기, 지도 검색 등을 할 수 있는 ‘액션 메모(Action Memo)’ ▲관심있는 분야의 다양한 콘텐츠를 한 곳에 쉽고 편하게 스크랩할 수 있는 ‘스크랩북(Scrapbook)’ ▲화면 전체를 캡처한 후 메모를 추가할 수 있는 ‘캡처 후 쓰기(Screen Write)’ ▲휴대폰 안의 정보를 통합 검색할 수 있는 ‘S Finder’ ▲S펜으로 원하는 크기를 그리면 특정 애플리케이션을 빠르고 간편하게 불러 올 수 있는 ‘펜 윈도우(Pen Window)’ 기능을 각각 제공합니다.

새로운 트렌드를 창조할 패션 웨어러블 기기인 갤럭시 기어는 갤럭시 스마트폰을 주머니나 가방 속에 두고 손목 위에서 곧바로 전화•문자 확인, 사진 촬영 등 주요 기능을 이용할 수 있게 해주는 방식으로 일상 속 모바일 커뮤니케이션을 더욱 쉽고 편하게 만들어 줄 것으로 기대됩니다.

미러리스 카메라의 화질과 스마트폰 시장 1위의 기술력을 결합한 신개념 갤럭시NX 카메라도 ‘사진을 찍고, 편집하고, 즉시 공유하는’ 새로운 사용문화를 선보입니다.

스마트폰을 프린터에 가져다 대는 것만으로 폰 안에 있는 문서•사진은 물론 e메일과 SNS 내용까지 손쉽게 출력할 수 있는 근거리 무선통신기술(NFC) 기반 ‘스마트 프린터 NFC’도 전시되었습니다. 또한, 스마트폰을 도킹해 활용할 수 있는 프로토타입 프린터 제품을 선보이는 등 차세대 모바일 프린팅을 주도하겠다는 의지를 내비쳤습니다. 

■ 혁신 신기술 ‘3D V-낸드’ 기반 SSD 선보여

이번 전시회가 열리는 킨텍스에서는 국제반도체대전(i-SEDEX)이 동시에 열려 폭넓은 볼거리를 제공하고 있습니다.

삼성전자는 국제반도체대전에서 지난 8월 양산에 들어간 3차원(3D) 수직구조의 V-낸드(NAND)를 선보였습니다. 이 제품은 10나노미터급 공정기술의 한계를 뛰어넘어 새로운 메모리반도체 시대를 열었다는 평가를 받고 있는데요.

3D V-낸드는 기존 20나노급 낸드플래시보다 셀 수명이 10배, 쓰기속도는 2배나 높으면서도 소비전력은 절반에 불과한 혁신제품으로 웨이퍼당 칩 생산량이 2배 이상 높아 향후 생산성과 성능을 지속 향상시킬 수 있을 것으로 기대를 모으고 있습니다.

3D V-낸드를 적용한 데이터센터용 차세대 SSD 제품군(SV843T)도 처음 선보였습니다. 또 SSD 대중화를 위해 전용 브랜드를 적용한 ‘840 EVO’ 제품과 울트라북용 PCIe 인터페이스 기반의 대용량 제품(XP941) 등 업계 최대 규모 SSD 제품군을 선보였습니다.

시스템반도체 분야에서는 최고의 그래픽 성능을 구현한 모바일 AP ‘엑시노스(Exynos) 5420’을 중심으로, 옥타코어의 멀티프로세싱 기능을 체험할 수 있는 자리를 마련했습니다.

이밖에 차세대 CMOS 이미지센서 기술인 ‘아이소셀(ISOCELL)’, 초절전 메모리 솔루션인 ’20나노급 DDR4 D램’, ‘3GB 고용량 모바일 D램’ 등 혁신적인 반도체 솔루션을 제시했습니다.

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그렇다면, 3차원 수직구조 낸드플래시 메모리는 무엇일까요? 오늘은 영상을 통해 3차원 수직구조 낸드플래시 메모리의 원리와 구조를 함께 알아보겠습니다.

■ 기존 낸드플래시, 미세화 기술 한계에 봉착

플래시 메모리는 전원이 끊겨도 데이터를 보존하는 특성을 가진 반도체로, 크게 낸드플래시와 노어플래시로 구분됩니다. 낸드플래시는 스마트폰 스토리지 메모리나 SSD와 같이 대용량 데이터 저장용으로  사용되고, 노어플래시는 피쳐폰에서 구동 소프트웨어를 저장하는 저용량 스토리지 메모리로 사용됩니다.

좁은 면적에 더 많은 셀을 만들어 소형화, 대용량화된 낸드플래시는 다양한 모바일 기기 및 전자제품의 대표적인 메모리 저장장치로 사용되고 있습니다. 특히 낸드플래시는 우리 생활의 필수품으로 자리잡은 스마트폰에서 음악, 사진, 영상 등을 저장하는 역할과 HDD를 대체하는 SSD에 탑재되고 있습니다.

하지만 최첨단 10나노급 공정을 도입한 128기가비트(Gb) 낸드플래시가 개발된 이래, 공정이 미세화되면서 셀이 점점 작아지고 이웃한 셀과의 간격이 좁아지게 되었습니다. 이로 인해 전자가 누설되는 간섭 현상이 심화된 것입니다.

메모리 셀을 집에 비유하자면, 면적이 넓은 곳에 몇 개의 집만 지을 때는 건물도 크게 지을 수 있고, 이웃한 집 사이의 거리가 넓어 편하게 지낼 수 있습니다. 하지만 같은 면적에 많은 집을 지어야 한다면, 집도 작아지고 이웃한 집 사이의 거리도 가까워져 소음 문제 등 간섭 현상이 발생하는 것입니다.

극심한 간섭 현상으로 저장된 데이터를 판독할 수 없는 등 미세화 기술이 물리적 한계에 도달한 것이죠.  이렇게 물리적인 한계 극복이 어려워지면서 두 배 큰 용량인 256Gb 낸드플래시 개발 기간이 길어지고,  새로운 물질 개발 등으로 많은 개발 비용이 소요되면서 메모리 산업에 위기 상황이 나타났습니다.

이러한 문제를 극복하기 위해 단층구조의 집을 수십 층 아파트와 같이 수직으로 쌓아 올린 것이 ‘3차원 수직구조 낸드플래시’입니다. 층간 거리를 높여 이웃집 사이의 소음을 해결하고, 동일한 칩 면적 안에서 더 많은 집을 쌓을 수 있어 지속적으로 더 큰 집 지을 수 있습니다. 즉 간섭 효과 제거뿐 아니라 작은 집을 짓기 위한 기존의 미세화 기술로 경제적인 혁신 기술이 개발된 것입니다.

이렇게 기존의 물리적 한계를 극복한 ‘3차원 수직구조 낸드플래시’가 탄생하기까지, 획기적인 “구조 혁신”과 “공정 혁신”의 2가지 기술 혁신이 있었는데요. 먼저 낸드플래시 메모리의 구조 혁신에 대해 살펴볼까요?

■ 3D V-NAND 플래시 메모리의 ‘구조 혁신’

이전의 낸드플래시 메모리는 도체인 플로팅 게이트에 전하를 저장하는 ‘플로팅 게이트(Floating Gate) 구조’가 적용됐었습니다. 하지만 플로팅 게이트 방식은 10나노 이하 미세 회로에서 셀간 간섭이 심해지는 한계가 있었는데요. 2006년 삼성전자가 셀간 간섭 현상을 획기적으로 줄이기 위해 세계 최초로 부도체에 전하를 저장하는 ‘2차원 CTF(Charge Trap Flash) 구조’를 개발하면서 낸드플래시의 혁신이 시작됐습니다.

컨트롤 게이트(Control Gate) 하나로 구성된 2차원 CTF 구조는 플로팅 게이트처럼 높은 두께를 가진 것이 아니라, 부도체인 얇은 막에 전하를 보관하기 때문에 셀 높이가 대폭 낮아지고, 셀간 간섭이 작아 상대적으로 미세화가 더 용이합니다. 대용량화를 위해 이 2차원 CTF 구조를 입체 기술로 발전시킨 것이 바로 ‘3차원 원통형 CTF 셀 구조’입니다.

특히 ‘3차원 원통형 CTF 셀 구조’는 기존의 컨트롤 게이트를 직사각형이 아닌 원통형으로 만들어 셀 당 보유 전자 수를 극대화하고, 셀 간의 공간을 확보해 데이터 간섭현상을 대폭 감소시켰습니다.

컨트롤 게이트에 저장하는 전하를 더욱 빠르고 안정적으로 관리할 수 있게 된 것인데요, 단층으로 배열된 3차원 셀을 수직 수십 단으로 적층하면서도 데이터를 기록할 때, 기존 MLC 낸드플래시보다 소비 전력을 절반으로 줄였습니다. 또한 2배 더 빠른 속도를 구현하고 셀의 내구성을 10배나 높이는 등 독보적인 3가지 강점을 갖게 된 것입니다.

■ 3D V-NAND 플래시 메모리의 ‘공정 혁신’

3차원 수직구조 낸드플래시 탄생에는 획기적인 셀 구조 혁신인 ‘3차원 원통형 CTF 셀 구조’외에도 수직 적층 기술인 ‘3차원 수직적층 공정 혁신’이 있었기에 가능했는데요,

‘3차원 수직적층 공정’은 높은 단에서 낮은 단으로 한 번에 구멍을 뚫어 각 층마다 전극을 연결하는 ‘에칭(Etching)’ 기술과 각각의 홀에 수직 셀을 만드는 ‘게이트 패턴(Gate Pattern)’ 기술 등 획기적인 공정 혁신을 이루었습니다.

특히 각 단에 미세한 구멍을 뚫는 ‘에칭’ 기술은 3차원 원통형 CTF 셀 양산의 핵심 기술로, 수십 단으로 쌓은 셀 전체에 수십억 개의 구멍을 만드는 것입니다. 쉽게 말해 200미터 높이의 건물에서 옥상부터 바닥까지 5미터 지름으로 수십억 개의 구멍을 한 번에 뚫고, 각 층에 2개의 문으로 전자를 이동시킬 수 있는 양문 엘리베이터를 설치하는 기술에 비유할 수 있습니다.

이처럼 세계 최초 ‘3차원 수직구조 낸드플래시’는 반도체 기술의 한계를 극복했다는 점에서 큰 의미가 있습니다. 그 결과로 삼성전자는 지난 10년간 ‘3차원 수직구조 낸드플래시’를 연구하면서 300여건 이상의 핵심 특허를 개발해 세계 각국에 출원을 완료했는데요, 정말 놀랍지 않나요?

이 기술을 통해 삼성전자는 이제까지 불가능하다고 여겨졌던 고집적 1테라비트(Tb) 이상 낸드플래시를 개발할 수 있는 원천 기술을 확보하게 됐고, 지속적으로 낸드플래시 시장을 이끌어 나갈 새로운 패러다임을 제시한 것으로 평가받고 있습니다.

시장 조사기관에 의하면 세계 낸드플래시 메모리 시장은 올해 236억불에서 2016년 308억불로 크게 성장할 것이라고 하는데요, 발상의 전환으로 탄생한 혁신적인 삼성전자 3차원 V-NAND 메모리, V-NAND가 펼쳐 나가는 차세대 솔루션을 많이 기대해주세요~!

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