낸드 시장 200단 이상 '적층 기술' 경쟁 가열
매일일보 = 신지하 기자 | 메모리 반도체 불황에도 차세대 기술 개발 경쟁이 치열하다. D램 시장에서는 극자외선(EUV) 노광 장비를 활용한 초미세공정 개발 경쟁이, 낸드플래시 시장에서는 적층 단수를 높이 쌓는 기술 경쟁이 활발하다. 다가올 업황 반등에 대비해 기술력 확보에 집중하며 시장 지배력을 강화하는 모습이다.
21일 업계에 따르면 메모리 분야 3위 마이크론은 일본 정부의 지원을 받아 현지 히로시마 공장에 네덜란드 반도체 장비 기업 ASML로부터 EUV 노광 장비를 도입, 2025년부터 1감마(10나노급 6세대) 공정의 D램을 생산할 계획이다. 이를 위해 5000억엔(약 5조원)을 투자한다. 일본 외에도 대만 타이중 공장에도 EUV 장비를 도입할 예정이다.
마이크론은 그동안 D램 생산에 EUV 장비를 사용하기보다 '멀티 패터닝' 기술을 활용해 왔다. 멀티 패터닝 기술은 반도체 회로를 여러번 그리는 방식으로 시간과 비용이 더 많이 들어간다. 그럼에도 마이크론은 이 기술로 2021년 4세대(1a) 10나노급 D램, 지난해 5세대(1b) 10나노급 모바일 D램 등을 업계 최초로 양산했다. 1·2위 삼성전자와 SK하이닉스와의 기술 격차를 크게 좁혔다는 평가다.
마이크론이 앞으로 EUV 장비를 D램 양산에 적용하겠다고 밝히면서 D램 업체 간 기술 경쟁이 더욱 심화할 전망이다.
삼성전자는 지난 2020년 3월 업계 최초로 EUV 공정 기반 D램 양산 체제를 구축, 1세대(1x) 10나노급 DDR4 D램을 생산했다. 2021년 10월에는 최선단 14나노급 DDR5 D램을 양산하는 등 기술 혁신에 주력해 왔다. 이달 18일에는 업계 최초로 12나노급 공정 16GB DDR5 D램(5세대) 양산에 돌입했다. 작년 12월 개발을 완료한 지 5개월 만에 본격 양산에 나선 것이다. 12나노급 공정은 삼성전자의 기존 첨단 공정이었던 14나노와 비교해 생산성이 약 20% 향상됐다. 소비 전력도 이전 세대보다 23%가량 개선됐다.
SK하이닉스도 지난 2021년 7월 EUV 공정을 적용한 10나노급 4세대(1a) LPDDR4 모바일 D램 양산에 성공했다. 이를 위해 EUV 공정 도입을 위해 ASML의 장비 확보에 집중해 왔다. 이후 2019년 EUV 전담팀을 구성하는 등 신공정의 안정적인 정착에 힘써왔다. 올해 초에는 조직 개편을 통해 그동안 태스크포스(TF)팀으로 운영해 오던 EUV 전담팀을 상설 조직으로 운영하기로 했다. 사내 각 사업부와 미래기술연구원 등 연구 조직에 흩어져 있었던 구성원들을 한 곳으로 통합, 차세대 반도체 경쟁력을 확보한다는 전략이다. 올해 안으로는 EUV 공정 기반 5세대 D램도 양산할 계획이다.
낸드 시장에서도 고밀도 제품 개발을 위한 적층 기술 경쟁에 불이 붙었다. 고용량 메모리 수요가 높아지면서 데이터를 저장하는 셀을 수직으로 쌓는 적층 기술은 낸드 기술 경쟁력의 척도가 됐다. 이 기술은 낸드 점유율 1위 삼성전자가 지난 2013년 처음 선보였지만 200단을 먼저 돌파한 업체는 점유율 6위 중국 YMTC(232단)와 5위 마이크론(232단) 등이다. 이후 삼성전자는 236단 낸드를, SK하이닉스(점유율 3위)는 이보다 더 높은 238단 개발에 성공했다.
