SK하이닉스가 세계 최초로 '차지 트랩 플래시(CTF)'와 '퍼리퍼럴 언더 셀(PUC)'을 결합한 4D 낸드(이하 '4D 낸드') 구조의 96단 512Gbit '트리플 레벨 셀(TLC)' 낸드플래시 개발에 성공했다.
 
SK하이닉스는 지난 달 말 세계 최초로 96단 4D 낸드를 개발하고 연내 초도 양산에 진입한다고 4일 밝혔다. SK하이닉스는 CTF 기반에서는 최초로 PUC를 도입해 업계 최고 수준 성능과 생산성을 구현한 차별성을 강조하려 이 제품을 'CTF 기반 4D 낸드플래시'로 명명했다.

512Gbit 낸드는 칩 하나로 64GByte(기가바이트)의 고용량 저장장치 구현이 가능한 고부가가치 제품이다. 기존 일부 업체가 플로팅 게이트(Floating Gate) 셀(Cell) 구조에 PUC를 결합한 방식과 달리, CTF 셀 구조와 PUC 기술을 결합했다.

CTF 기술은 셀 간 간섭을 최소화해 성능과 생산성을 혁신적으로 개선한 기술이다. PUC 기술은 데이터를 저장하는 셀 영역 하부에 셀 작동을 관장하는 주변부(Peri) 회로를 배치해 효율을 극대화하는 기술이다.

72단 512Gbit 3D 낸드보다 칩 사이즈는 30% 이상 줄었고, 웨이퍼당 비트 생산은 1.5배 증가했다. 또한, 한 칩 내부에 플레인을 4개 배치해 동시 처리 가능한 데이터를 업계 최고 수준인 64GByte로 늘렸다.

이 제품의 쓰기와 읽기 성능은 기존 72단 제품보다 각각 30%, 25% 향상됐다. 또한 다중 게이트 절연막 구조와 새로운 설계 기술을 도입해 I/O(정보입출구)당 데이터 전송속도를 1200Mbps까지 높였다. 동작전압은 1.2V(볼트)로 낮춰 전력 효율을 기존 72단 대비 150% 개선했다.

아울러 기존 3D 낸드보다 작은 4D 낸드 칩 사이즈를 활용해 스마트폰용 모바일 패키지에 탑재 가능하도록 개발됐다. SK하이닉스 관계자는 "96단 512Gbit 4D 낸드 1개로 기존 256Gbit 3D 낸드 2개를 대체할 수 있어 원가 측면에서 유리하다"고 말했다.

한편 SK하이닉스는 96단 512Gbit 4D 낸드로 자체 개발 컨트롤러와 펌웨어를 탑재한 최대1TByte 용량의 소비자용 SSD를 연내 선보일 계획이다.

72단 기반 기업용(Enterprise) SSD도 내년에 96단으로 전환할 예정이다. 차세대 스마트폰에 채용 예정인 '유니버설 플래시 스토리지(UFS)' 3.0 제품도 자체 컨트롤러와 펌웨어를 탑재해 내년 상반기 출시할 방침이다.

SK하이닉스는 96단 4D 낸드 기반의 1Tbit TLC와 1Tbit 쿼드 레벨 셀(QLC) 제품도 내년 중 출시 예정이다. SK하이닉스는 96단 4D 낸드와 동일한 기술을 적용한 차세대 128단 4D 낸드 제품을 동시 개발 중이다.

SK하이닉스 NAND마케팅 담당 김정태 상무는 "향후 개발 플랫폼이 될 CTF 기반 96단 4D 제품은 업계 최고 수준의 원가경쟁력과 성능을 동시에 갖춘 SK하이닉스 낸드플래시 사업의 이정표가 될 것"이라고 말했다.