[CCTV뉴스=이나리 기자] 메모리 반도체 업계에서 가장 큰 이슈는 단연 ‘3D 낸드(NAND) 플래시’다. 본격적인 빅데이터 시대에 처리해야 하는 데이터 처리량이 많아지면서 수요가 빠르게 늘어나고 있기 때문이다. 3D 낸드는 기존의 2D 낸드보다 셀 사이의 간섭 영향을 대폭 줄여 셀 특성을 향상시켰고, 지속적으로 적층 단수를 높임으로써 데이터 용량 확대와 원가절감이 장점이다. 이런 이유로 메모리 반도체 업계는 3D 낸드 플래시 기술을 확보하기 위한 업체별 경쟁이 그 어느 때보다 뜨겁다.

3D 낸드를 세계 최초로 양산해 업계 선두를 달리고 있는 삼성전자, 반도체 사업을 매각하기로 결정한 낸드 플래시 시장 점유율 2위인 도시바, 적극적인 기술 투자를 단행하고 있는 SK하이닉스, 모바일 사업을 과감하게 접고 메모리 사업에 집중하겠다고 선언한 인텔 등 메모리 반도체 시장은 3D 낸드 기술을 확보하기 위한 경쟁구도가 새롭게 형성되고 있다.

3D 낸드가 개발된 배경과 기업별 기술 현황 그리고 낸드 시장 동향에 대해 1, 2, 3회에 걸쳐 알아보겠다.

메모리 반도체는 전체 반도체 분야 중에서 가장 성장 가능성이 높은 분야로 꼽히고 있다. 빅데이터로 인한 데이터센터 수 증가, 사물인터넷(IoT) 환경 고도화, 자율주행차와 스마트 공장 등이 개발됨에 따라 처리해야 하는 데이터량이 대폭 증가하면서 고용량, 고성능 메모리 반도체 니즈가 더욱 상승했기 때문이다.

메모리 반도체는 아날로그 반도체들과 비교해서 압도적인 성장세를 보이며 전체 반도체 성장의 견인 역할을 하고 있다. 시장조사기관 IC인사이츠는 D램(DRAM)과 낸드(NAND) 플래시를 비롯한 메모리 반도체 시장이 2016년 773억달러(약 90조원)에서 2021년 1099억달러(약 127조원) 규모로 급성장하며 매년 7.3%씩 성장할 것으로 전망했다. 아날로그 반도체의 경우에는 2016년부터 2021년까지 5년간 연평균 성장률이 5.2%, 마이크로콤포넌츠는 4.4%, 로직은 2.9%이다.

IHS에 따르면 메모리 반도체 중에서도 특히 낸드 플래시 시장은 2015년 823 GB였으나 2020년 5084억 GB까지 확대되며 연평균 성장율이 44%에 달할 것으로 예측했다. 특히 엔터프라이즈(서버/스토리지) SSD(Solid State Drive)의 수요가 증가하면서 낸드 수요가 확대되고 있기 때문이다. 차량용 낸드 수요 또한 확대될 전망이다. 차량용 낸드 탑재량은 인포테인먼트를 중심으로 증가할 것으로 예상되면서 2016년 6.2 GB에서 2020년 84 GB로 확대될 전망이다. 반면 D램의 경우에는 2015년 약 570억 GB였던 시장이 2020년 1750억 GB로 연평균 25.2% 성장할 것으로 기대된다.

이처럼 메모리 반도체가 강세를 보이면서 업계에서는 보다 높은 성능을 구현하기 위한 기술에 대한 관심이 자연스럽게 모아지고 있다. 반도체의 성능을 향상시키고 높은 직접도를 구현하기 위해서는 새로운 공정, 새로운 소재, 그리고 패키지 디자인에 대한 기술이 중요한데, ‘3D 낸드 플래시’는 초소형, 고용량을 가능케 하면서 대세로 자리 잡았다.

일례로 SSD 경우 기업용 SSD 제품에서 3D 낸드 비중이 2015년 10%(수량 기준)에서 2018년 77%로, 소비자용도 같은 기간 동안 3%에서 60%로 확대됐다.(IHS 시장전망) 이는 3D 낸드 플래시의 비중이 점차 커지고 있다는 것을 뜻한다.

낸드의 단점을 혁신화 시킨 ‘3D 낸드’ 탄생