[뉴스워커 창간9주년_산업기획] K메모리 경쟁력 ‘위기인가’
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  • 최인우
  • 승인 2021.03.31 14:06
  • 댓글 0
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-초격차 경쟁력 유지 위해 기업과 정부 함께 뛰어야
그래픽_뉴스워커 그래픽1팀
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마이크론 세계 최초 제품 공개에 위기론 고개 들어


[뉴스워커 창간9주년_산업기획] 현지시각으로 지난 1월 25일 미국의 메모리 반도체 업체인 ‘마이크론’이 세계 최초로 1α급 D램을 양산한다고 발표하자, 일각에서는 한국의 ‘삼성전자’와 ‘SK하이닉스’가 보유한 기술경쟁력이 약화된 것이 아닌가하는 의견이 제시됐다.

마이크론의 정의에 따르면 ‘1α급 D램’이란 하프피치 범위가 10~19nm(나노미터)인 제품으로 10nm급 D램에서 4세대에 해당된다.

기존 10nm급 D램에서는 1x, 1y, 1z D램이 개발되고 양산되었는데 3세대로 평가받는 1z급 D램은 2019년 한국의 ‘삼성전자’가 세계 최초로 개발했다.

이러한 배경에서 한국 메모리 반도체 기업이 아닌 마이크론이 4세대인 1α급 D램을 세계 최초로 양산한다는 소식은 한국 메모리 업계의 경쟁력에 의구심을 표할 수 있는 충분한 근거가 됐다.

그러나 업계에서는 한국 메모리 업계의 기술경쟁력이 약화되었다는 의견에 동의하지 않는 분위기가 많다.

이는 마이크론도 인정하듯이 마이크론의 1α급 D램 생산 공정에는 13.5nm 파장의 EUV가 적용된 것이 아니라 193nm급 파장의 빛이 적용되었기 때문으로 분석된다.

정밀한 그림을 그리기 위해서는 세밀한 크기의 붓이 더 유리하듯이 파장이 긴 빛을 반도체 제조 공정에 활용할 경우 집적도를 높이는 것에는 물리학적 한계가 존재한다.

이와 같은 배경을 고려하면 D램 제조 공정에서 193nm급 파장의 빛을 활용하는 마이크론이 13.5nm급 파장의 EUV를 활용할 삼성전자와 SK하이닉스보다 향후 반도체 집적도 경쟁에서 유리하다고 보긴 어렵다.

한편 2020년 11월 ‘마이크론’이 176단 3D 낸드를 생산하여 고객사에 납품했다는 소식이 전해지면서 삼성전자와 SK하이닉스의 경쟁력에 대한 의구심이 제기되기도 했다.

그러나 SK하이닉스는 2020년 12월 7일 176단 512Gb 4D 낸드플래시 개발에 성공했다고 발표하여 마이크론의 기술력에 뒤지지 않는다는 것을 분명히 했다.

‘4D 낸드’란 SK하이닉스가 2018년 96단 낸드 제품부터 CTF 셀 구조와 PUC 기술을 적용하여 성능과 생산성을 동시에 개선시킨 제품으로, 경쟁사들의 3D 낸드와 차별하기 위해 명명한 제품명이다.

삼성전자 또한 경쟁자인 마이크론의 176단 낸드 납품에 냉정함을 잃지 않은 반응을 보였다.

삼성전자의 ‘한진만’ 당시 메모리 마케팅 전무는 2020년 인베스터 포럼에서 삼성전자는 128단까지 ‘싱글스택’으로 제조할 수 있는 기술력이 있기 때문에 ‘더블스택’을 적용하고 있는 타 경쟁사들과의 경쟁에서 불리하지 않다고 주장했다.

간략하게 더블스택은 적층 작업을 완료한 칩 2개를 이어붙이는 것인 반면 싱글스택은 단일로 셀을 적층하는 방식으로 설명할 수 있다.

이와 같은 배경에서 마이크론을 포함한 다른 경쟁사들은 90단대 이하에서 더블스택을 적용하고 있으므로, 싱글스택으로 128단까지 쌓을 수 있는 기술력을 보유한 삼성전자가 더블스택을 적용할 경우 단순계산으로 256단 낸드까지 쌓을 수 있다.

즉 마이크론이 세계 최초로 1α급 D램 양산과 176단 낸드 공급을 성공한 것은 사실이지만 삼성전자와 SK하이닉스가 추월을 허용한 것에는 이유가 있다는 평가가 다수 나오고 있다.

다만 마이크론 등 메모리 생산 업체의 기술력이 무시할 수 있는 수준은 아니므로 기업과 정부도 한국 메모리 업계의 경쟁력 유지와 향상에 협력해야 한다는 지적이 제기된다.


삼성전자, 업계 최초 HKMG를 적용한 고성능 DDR5 메모리 개발 성공


지난 3월 25일 삼성전자는 ‘하이케이 메탈게이트(High-K MetalGate, 이하 HKMG)’을 적용한 512GB급 DDR5 메모리 모델을 업계 최초로 개발하는 것에 성공했다고 발표했다.

이번에 개발된 DDR5 메모리 모듈에는 누설전류의 최소화를 위해 유전율 상수인 K가 높은 물질이 적용되어 고성능과 저전력을 동시에 구현했는데, 기존 제품대비 전력소모가 약 13%까지 감소하는 것으로 나타나 데이터센터 등 전력소모가 많은 곳에서 유용할 것으로 전망된다.

D램 내부의 ‘트랜지스터’에 전압이 걸리면 ‘소스’로부터 ‘드레인’으로 전류가 흐르는데 게이트 부분의 절연막이 우수한 성능을 발휘하지 못하면 누설되는 전류가 많아 낭비되는 전력소모가 많아진다.

이에 삼성전자는 절연효과가 높은 High-K 물질을 절연막에 적용하고 게이트는 메탈 소재를 사용함으로써 두께를 줄이는 동시에 누설전류를 최소화하는 것에 성공했다.

최근 D램 미세공정 경쟁이 강화되어 트랜지스터의 소형화도 같이 진행되고 있으므로 절연막을 포함한 부품 또한 크기가 축소될 것을 요구하고 있는데, 이번에 HKMG를 적용한 결과로 절연막 두께를 축소시킬 수 있어 향후 미세공정 경쟁에서도 삼성전자의 경쟁력이 강화될 것으로 전망된다.

‘인텔’ 또한 처리해야할 데이터량이 증가하고 있어 ‘클라우드 데이터센터’, ‘네트워크’ 등에서 차세대 DDR5 메모리의 중요성이 부각되고 있으며, 인텔의 ‘사파이어 래피즈’ 프로세서와 호환되는 DDR5 메모리를 개발하기 위해 삼성전자와 협력하고 있다고 밝힐 정도로 삼성의 경쟁력을 인정하고 있다.

소제목 : SK하이닉스, 업계 최고 수준의 LPDDR5 모바일 D램 양산

지난 3월 8일 SK하이닉스는 18GB LPDDR5 모바일 D램을 양산하는데 이번에 양산되는 제품은 기존 모바일 D램의 속도인 5500Mb/s보다 20% 향상된 6400Mb/s 수준으로 동작한다고 발표했다.

SK하이닉스는 해당 모바일 D램이 최고급 사양의 스마트폰에 탑재되어 고해상도 게임과 동영상을 재생하는 데 최적의 환경을 지원할 수 있을 것으로 전망했다.

이번 양산은 ‘에이수스(ASUS)’에서 출시 예정인 스마트 폰인 ‘ROG(Republic of Gamers) 5’에 해당 모바일 D램이 공급되면서 본격화됐다.

초고성능 카메라, AI(인공지능) 등 최신기술 적용의 증가로 고성능 모바일 D램의 수요 또한 증가할 것으로 전망되는데, 시장조사기관인 ‘OMDIA’가 현재 LPDDR5 D램 수요는 모바일 D램 시장의 약 10% 정도이지만 2023년 기준 50%를 넘을 수 있다고 전망할 정도로 급격하게 성장하고 있다.

이와 같은 배경에서 고성능 LPDDR5을 양산하고 있는 SK하이닉스의 경쟁력이 약화되었다고 판단하기는 어렵다.

결국 삼성전자와 SK하이닉스 등 한국 메모리 반도체 기업들의 경쟁력은 유지되고 있다는 것이 업계의 다수 판단이지만, 초격차 전략으로 경쟁자들의 추격을 확실하게 따돌리기 위해서는 기업뿐만 아니라 정부의 협력도 중요하다고 업계는 조언하고 있다.


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