V 낸드 독창성의 다음 단계

_{이 시대의 선도적인 반도체 기술 발전의 업적 중 하나인 삼성의 V 낸드(수직 낸드)는 평판(2차원적) 낸드 플래시 스토리지 메모리로 생산 교착 상태에 빠진 업계를 스토리지 초효율성의 확장적 세계로 이끌었다.} 스토리지 디자인의 초고층 건물 성능, 용량, 전력 소비 측면에서 V 낸드는 2013년 도입된 이래 가장 성공적인 기술 중 하나였다. 좁은 도시의 도로에 점점 더 넓게 메모리칩을 펼치는 것처럼 설계하는 대신, V 낸드는 초고층 건물을 쌓는 것과 같은 스토리지 설계 방식의 문을 열어주었다. 그리고 이 기술이 업계의 판도를 바꾸었다. 현재 6세대인 V 낸드 기술(100개 이상의 층)은 비록 기술적 난관이 남아 있지만 앞으로 더욱 더 발전할 것이다. 반대론자들은 지난 10년 동안 V 낸드 규격의 개선을 거듭해온 이런 발전이 계속될 수 있을지 의문을 제기해 왔다. 이에 대해 우리는 큰 소리로 “네”라고 대답한다. 하지만 먼저 V 낸드가 어디까지 발전했는지, 미래의 스토리지 영역에 어떤 영향을 미칠지에 대해 간단히 알아보겠다. V 낸드는 3D 셀 레이어 스택 기술로 각 낸드 칩에서 멀티 플래시 메모리 셀 층을 수직으로(3차원으로) 쌓는 기술이다. 매우 안정적인 CTF(Charge Trap Flash) 셀을 24단, 32단, 48단, 64단, 9x단, 그리고 현재는 100단 이상으로 쌓아왔다. 삼성의 6세대 V낸드는 9x단 5세대에 40% 더 많은 셀을 추가했다. 또한 개선된 V낸드 생산 공정으로 256Gb 다이의 셀을 연결하는 데 필요한 채널 홀의 개수가 이제 9억 3천만 개 이상에서 6억 7천만 개로 줄었다. 게다가 새로운 세대의 V낸드가 출현할 때마다 성능은 크게 증가하고 소비 전력은 줄었다. 예를 들어, 6세대는 성능이 10% 향상되고 전력 요구는 15% 감소했다. 한 걸음 더 전진 미래에는 어떻게 될까? 질문은 여전히 남아 있다. 삼성과 같은 스토리지 제조업체가 100단이 훨씬 넘게 쌓아 나갈 때 3차원 스토리지 기술로 인해 발생하는 연결의 어려움을 계속 극복할 수 있을까? 각 스토리지 칩 내부의 V낸드 타워는 층수가 증가하고 그로 인한 기술적 장애가 존재하는 상황에서도 더 빠르고 효율적이며 전력 절감적인 방식으로 계속 올라갈 수 있을까? 사실 삼성전자의 엔지니어들은 이 질문을 오랫동안 연구해 왔다. 삼성의 연구개발 전문가들은 초일류의 최첨단 도구로서 V낸드를 경제적으로 제작하기 위한 기술적 난관과 소재 요구 사항을 극복하는 데 한 걸음 더 나아가게 되었다. 6세대 V낸드는 3비트 100+단, 싱글 스택, 256Gb(현재 512Gb) 칩을 도입했다. 공정을 개선하여 V낸드 칩 크기는 더 작아지고, 필요한 제조 단계가 줄어들고, 메모리에서 스토리지 및 백업으로의 정보 이동 속도가 초당 1.4Gb 수준까지 빨라지도록 했다. 매우 인상적인 성과이지만 아직 많은 발전의 여지가 남아 있다. V낸드에 대한 삼성의 노력 삼성은 100+단 ~ 200+단을 넘어서 (절연층으로 분리하면서) 차곡차곡 쌓아 올려 최첨단 V낸드 초고층 건물을 지을 수 있기를 바란다. 소위 스트링 스태킹(string stacking)은 추가적인 3D 공정 개선과 더불어 V낸드를 발전시킬 보다 효과적인 방법일 가능성이 크다. 삼성은 V낸드에 더욱 매진하여 HPC, IoT, 5G부터 점점 더 세련화되는 클라우드와 엔터프라이즈급 서버 및 PC를 위한 최고의 SSD(Solid State Drivers)에 이르기까지 풍부한 애플리케이션에 데이터가 저장되는 방식을 새롭게 만들어갈 것이다. 초기 V낸드는 기술적 돌파구였을 뿐 아니라 최초로 서로 밀접한 관련이 있는 통합적 공정을 고려하여 스토리지 제조의 주목할 만한 재건 속에 칩 생산을 계속 재정의해 나갔다.