SK 하이닉스 3D NAND 플래시 개발, 내년 256Gbit 양산

NAND 플래시 메모리 대형 벤더인 SK 하이닉스는 플래시 메모리에 대한 세계 최대 이벤트 "Flash Memory Summit(FMS)"에서 2015년 8월 12일(현지시간) 기조 강연으로 동사의 대용량 NAND 플래시 메모리의 개발 상황을 밝혔다. 또 FMS 전시회 동사 부스에서도 3D NAND 기술의 개발 성과를 선보였다.

 

NAND 플래시 메모리의 대용량화의 카드는 3D NAND 기술이다. NAND 플래시 메모리의 대형 벤더는 4개(엄밀히는 2개로 2그룹(2개의 연합))로, SK Hynix을 제외한 3개(Samsung Electronics, SanDisk-도시바 연합, Intel-Micron Technology연합)은 올해(2015년) 3월말 현재 3D NAND 기술로 대용량 NAND 플래시 메모리를 양산하고 있거나 양산 계획을 표명했다. 이 탓에 남은 하나인 SK 하이닉스의 동향에 관심이 쏠렸다.

 

기조 강연에서 SK 하이닉스는 3D NAND 기술에 의한 NAND 플래시 메모리 개발의 로드맵과 현황을 공개했다. 개발 로드맵은 최신 세대가 제 3세대품("3D V3")이다. 최대 용량이 256Gbit의 TLC(3bit/ 셀)품이다. 올해(2015년) 제 4분기(10월~12월)에는 개발을 완료하고 샘플 출하를 시작한다. 양산 시작은 내년(2016년)이다. 전시회의 삼성전자 부스에서는 이 3세대품으로 만들어진 실리콘 웨이퍼 실물이 출품됐다.

 

제품화가 시작되는 것은 올해(2015년) 3분기에 개발을 완료하는 2세대품("3D V2")이다. 최대 용량이 128Gbit의 MLC(2bit/ 셀)품이다. 전시회 부스에서는 2세대 실리콘 다이를 넣은 응용 제품을 실물 전시하고 있었다. SATA 인터페이스의 512GB SSD와 eMMC5.1사양의 64GB모듈 등이다.

2세대 3D NAND기술(3D V2)에 의한 128Gbit의 NAND 플래시 메모리(MLC품)은 2015년 3분기에 제품화할 예정이다. 초기는 컨슈머 시장용 제품이다. 3세대 3D NAND기술(3D V3)에 의한 256Gbit NAND 플래시 메모리(TLC)는 2015년 4분기에 제품화할 예정이다. 이것도 당초에는 컨슈머 시장용 제품이다. 그리고 내년(2016년) 2분기에 엔터프라이즈 시장의 256Gbit메모리(TLC)를 출하할 예정이다.

 

메모리 셀의 기억 방식에는 차지 트랩 기술을 채택하고 있다. 차지 트랩 기술은 Samsung과 SanDisk-도시바 연합에서도 채용한 3D NAND 셀 기억 방식이다. SK Hynix는 2010년에 국제 학회 IEDM에서 평면 기술과 같은 기억 방식인 플로팅 게이트 기술의 3D NAND 메모리 셀을 발표했다. 단 이 때 발표한 메모리 셀 구조는 동작과 제조 용이성 등의 논란이 있어 명시되지는 않았다.

SK 하이닉스가 발표한 차지 트랩 기술은 실리콘 질화막(SiN막)을 이용하는 것도 Samsung과 SanDisk-도시바 연합 등과 유사한 기술이다. 독자성은 별로 없지만 업계 표준이 되는 기술이며 원리적인 신뢰성은 높다.

 

메모리 셀 트랜지스터의 적층 수는 기조 강연과 전시 부스에서는 분명히 나타나고 있지 않다. 다만 기조 강연에서 제시된 메모리 셀 현의 단면 사진에서 3세대품은 적어도 50층의 메모리 셀을 적층 하는 것을 알 수 있다(실제로 센 결과). 또 일부 보도에서는 2세대품을 36층 3세대품을 48층으로 기술하고 있다.

기조 강연에서는 3D NAND 기술의 난관인 메모리 셀 스트링의 전압 편차에 관한 데이터를 보였다. 기다란 원통형의 메모리 셀 현의 형성에는 기다란 구멍을 열어 공정이 존재한다. 공의 지름은 최상층(구멍 입구)에서 넓고 최하층(공의 바닥)이 좁아진다. 이 결과 최상층에서 최하층까지 프로그램 전압 시단과 소거 전압 시단이 반대 방향으로 어긋난다. 이 차이를 보정해야 한다.

 

또 기다란 메모리 셀 스트링을 수직으로 형성하기도 어렵다. 제조 파라미터에 의해서 메모리 셀 스트링이 돌아 형성되는 것을 단면 사진으로 보였다.

 

3D NAND 기술은 원리적으로는 좋은 성능을 얻을 것이지만 제조는 매우 어렵다. 그 일단을 엿볼 수 있는 데이터였다.

출처 - http://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/event/20150818_716595.html