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SK하이닉스, 업계 최고층 ‘176단 4D 낸드’ 개발

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Monday, December 07, 2020, 11:12:00

176단 512Gb TLC 개발 완료·샘플 제공 시작..셀 층고 감소·생산성 35% 향상

 

인더뉴스 권지영 기자ㅣSK하이닉스(대표이사 이석희)가 업계 최고층인 176단 512Gb(기가비트) TLC(Triple Level Cell) 4D 낸드플래시를 개발했다고 7일 밝혔습니다. SK하이닉스는 이 제품을 솔루션화하기 위해 지난달 컨트롤러 업체에 샘플을 제공했습니다.

 

SK하이닉스는 96단 낸드플래시부터 CTF(Charge Trap Flash)와 고집적 PUC(Peri Under Cell) 기술을 결합한 4D 제품을 시장에 선보이고 있습니다.

 

이번에 개발한 176단 낸드는 3세대 4D 제품으로 업계 최고 수준의 웨이퍼 당 생산 칩 수를 확보했는데요. 이를 통해 비트 생산성은 이전 세대보다 35% 이상 향상돼 차별화된 원가경쟁력을 갖출 수 있게 됐습니다.

 

2분할 셀 영역 선택 기술을 새롭게 적용해 셀(Cell)에서의 읽기 속도는 이전 세대 보다 20% 빨라졌습니다. 또한 공정 수 증가 없이 속도를 높일 수 있는 기술도 적용해 데이터 전송 속도는 33% 개선된 1.6Gbps를 구현했습니다.

 

SK하이닉스는 내년 중반, 최대 읽기 속도 약 70%, 최대 쓰기 속도 약 35%가 향상된 모바일 솔루션 제품을 시작으로 소비자용 SSD와 기업용 SSD를 순차적으로 출시하는 등 응용처별 시장을 확대해 나갈 예정입니다.

 

낸드플래시는 층수가 높아지면서 셀 내부의 전류 감소, 층간 비틀림 및 상하 적층 정렬 불량(Stack misalignment)에 따른 셀 분포 열화 현상 등이 발생하게 됩니다.

 

SK하이닉스는 이러한 어려움을 ▲ 셀 층간 높이 감소 기술 ▲ 층별 변동 타이밍(Timing) 제어 기술 ▲ 초정밀 정렬(alignment) 보정 등 혁신적인 기술로 극복하고 업계 최고 수준의 176단 낸드를 개발했습니다.

 

또한 176단 4D 낸드 기반으로 용량을 2배 높인 1Tb(테라비트) 제품을 연속적으로 개발해 낸드플래시 사업 경쟁력을 높여 나간다는 방침입니다.

 

최정달 SK하이닉스 낸드개발 담당은 “낸드플래시 업계는 집적도 향상과 생산성 극대화를 동시에 달성하기 위해 기술 개발에 매진하고 있다”며 “SK하이닉스는 4D 낸드의 개척자로서 업계 최고의 생산성과 기술력으로 낸드플래시 시장을 선도해 나갈 것”이라고 말했습니다.

 

한편, 시장조사기관 옴디아는 2020년 4318억GB인 낸드플래시 시장이 2024년에는 1만 3662억GB로 확대돼 연평균 33.4% 성장할 것으로 예상하고 있습니다.

 

☞ 용어설명

 

4D 낸드- SK하이닉스는 2018년 96단 낸드플래시부터 CTF 셀 구조와 PUC 기술을 결합해 성능과 생산성을 동시에 구현한 차별성을 강조하기 위해 ‘4D 낸드플래시’로 명명.

 

CTF (Charged Trap Flash)- 전하를 도체(①)에 저장하는 플로팅 게이트(Floating Gate)와 달리 전하를 부도체(②)에 저장해 셀간 간섭 문제를 해결한 기술로, 플로팅게이트 기술보다 단위당 셀 면적을 줄이면서도 읽기, 쓰기 성능을 높일 수 있는 것이 특징. 대부분의 3D 낸드 업체는 CTF를 채용 중임.

 

PUC(Peri Under Cell)- 주변부(Peri.) 회로를 셀 회로 하단부에 배치해 생산효율을 극대화하는 기술.

 

2분할 셀 영역 선택 기술- 낸드플래시 회로에서 워드라인(Word Line)은 셀(Cell)에 전압을 인가하는 역할을 하고 있음. 적층수가 높아질수록 셀의 층고를 낮추기 위해 워드라인도 얇게 구현하는데, 이때 워드라인에 인가되는 저항이 커지면 속도에 영향을 받게 됨. 워드라인에 연결된 셀을 기존 대비 절반으로 분할해 저항을 낮춤에 따라 전압인가 시간을 단축하고 읽기 동작 속도를 향상시킴.

 

셀(Cell) 층간 높이 감소 기술- 적층 수가 높아지면 셀 형성을 위한 구멍을 뚫기 어려워지고, 저항 증가 및 전류 감소로 성능과 신뢰성을 확보하기 어려워 짐. 이를 해결하기 위해서는 층간 높이를 최대한 낮추는 것이 필요하나 이 경우, 셀간 간섭이 심해지고 공정 불량이 발생할 가능성이 높아짐. 셀 층간 높이 감소 기술은 층간 높이를 낮추면서도 성능/신뢰성의 열화를 억제하는 공정과 설계 기술로 176단의 층간 높이를 획기적으로 낮추면서도 경쟁력 있는 성능·신뢰성을 확보함.

 

층별 변동 타이밍 제어- 적층 수는 높이고 층고를 낮추다 보면 층간 비틀림 현상 증가와 더불어 셀 산포 열화가 많아짐. 이러한 공정 열화로 각 층별 성능과 신뢰성이 저하되는 현상이 발생함. 이를 해결하기 위해 각 층별 특성에 따라 가하는 전압의 양과 시간을 조절해 셀 특성을 균일하게 유지하고 성능과 신뢰성을 높이는 기술.

 

초정밀 정렬(alignment) 보정 기술- 업계는 적층 수가 높아짐에 따라 셀 형성을 위한 구멍을 한번에 뚫을 수가 없어 두 번에 걸쳐 뚫는 더블 스택(Double Stack) 공정을 활용하고 있음. 이때 상하부 간 어긋남을 최소화하는 것이 더블 스택 기술의 핵심임. 상하부가 바르게 정렬되지 않으면 상하부 간 전류 흐름이 원활하지 않게 되며 열화 현상도 발생해 수율과 성능·신뢰성이 감소하게 됨.

 

SK하이닉스는 2017년 72단 제품부터 적용해온 더블 스택 기술을 이번 176단 제품에도 적용했으며 그간의 노하우를 기반으로 공정 상 정렬 불일치(misalignment)를 실시간으로 파악하고 구멍의 위치와 크기를 자동으로 보정해주는 기술을 고도화 함.

 

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권지영 기자 eileenkwon@inthenews.co.kr

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두산에너빌리티, 올해 261 상승…파티는 끝났을까?

두산에너빌리티, 올해 261% 상승…파티는 끝났을까?

2025.07.24 08:50:26

인더뉴스 박호식 기자ㅣ올해들어 두산에너빌리티 주가는 지난 23일까지 종가기준 261% 상승했습니다. 지난연말 1만7550원으로 마무리한 주가는 23일 6만3400원을 기록했습니다. 주가를 끌어올린것은 핵심사업에 대한 기대감입니다. 두산에너빌리티는 대형원전, SMR(소형모듈원전), 가스터빈 3대 사업을 축으로 사업포트폴리오 조정하며 체질을 개선했습니다. 하지만 올들어 주가가 급등하면서 주가상승에 대한 부담이 커졌습니다. 지난달 30일 장중 7만2200원으로 52주 신고가를 찍은 후 방향성을 탐색하는 분위기입니다. 두산에너빌리티 주가는 파티가 끝난걸까요? 증권사 애널리스트들은 두산에너빌리티 주가 방향성을 어떻게 보고 있을까요? 최규헌 신한투자증권 연구원은 "역사의 시작을 알리는 시세분출 후 잠시 쿨링타임을 가지는 중"이라고 표현합니다. '잠시 쉬어가는 중'이라는 겁니다. 주가상승에 따른 부담이 있지만, 향후 사업전망에 대한 기대감이 크다는 뜻으로 해석됩니다. 증권사들은 대체로 이런 분위기 입니다. 두산에너빌리티 주요사업이 성장할 것이라는 방향성은 동의합니다. 다만 이 과정에서 성장사업의 구체적인 수주들이 확인돼야 하고, 투자자들은 다소 '긴호흡'이 필요하다고 제시합니다. 최규헌 연구원은 "두산에너빌리티 관련 산업의 구조적인 성장과 산업내 두산에너빌리티 입지에 대한 시장의 기대감은 견고하다"며 "성장사업, 특히 SMR과 가스터빈 관련 신규수주가 나와야 보다 정교한 손익개선폭을 계산하고 높은 밸류에이션을 정당화할 수 있을 것"이라고 제시했습니다. 최 연구원은 지난 23일 목표주가를 10만원으로 상향조정했습니다. 정혜정 KB증권 연구원은 23일 목표주가를 8만9000원으로 상향조정하면서 "대형 및 소형원전 밸류체인에서 대안을 쉽게 찾기 어려운 핵심적인 역할을 맡고 있는 가운데 올해 하반기에서 내년초 주요 고객들로부터 수주가 가시화될 것으로 예상한다"고 제시했습니다. 그는 "팀코리아의 체코원전 계약이 6월 체결되면서 약 4조원의 두산에너빌리티 수주 또한 올해 중에 체결될 전망"이라며 "두산에너빌리티는 한국형 원전에서 원전 주기기 뿐만 아니라 터빈 및 기타 부품 등 기자재 제작과 시공까지 참여하고 있어 기여도가 크다"고 전했습니다. 또 "아직 체코원전 이후 신규 해외원전 수주는 나오지 않은 상태이나 2028년에는 국내 원전 2기 건설이 예정되어 있으며, LOI를 체결한 폴란드 원전(2기)과 UAE 원전 (2기) 수주 가능성도 남아 있다"며 "웨스팅하우스향 원전 주기기 계약도 2026년을 시작으로 꾸준히 늘어날 것으로 예상한다"고 덧붙였습니다. 또 "NuScale Power이 진행중인 루마니아 SMR 프로젝트도 진척이 가시화되고 있다"며 " 올해말~내년초 중으로 Pre-FID 체결이 예상되며 하반기중 1~2개의 신규고객 발주도 예측하고 있다"고 전했습니다. 문경원 메리츠증권 연구원은 다소 낯선 접근을 합니다. 그는 "두산에너빌리티 주식은 10년 후를 봐야한다"며 긴호흡을 주문했습니다. 문 연구원은 지난 10일 "대형 원전, SMR, 가스터빈사업의 진정한 이익 회수기는 2030년대이지만, 주가는 기다리지 않고 미리 상승하고 있다"며 "당사는 성숙기로 예상되는 2035년을 기준으로 동사의 적정가치 계산을 시도했다. 불확실성이 크지만 그래도 어떤 주식은 10년 후를 봐야 한다"고 제시했습니다. 문 연구원은 2030년 두산에너빌리티(자회사 제외) 영업이익을 2조6000억원, 2035년은 5조8000억원을 전망했습니다. 그 근거가 되는 정량적 가정으로 ▲팀코리아가 중동, 아시아 등지에서 매년 1건(2기)의 대형원전 수주, ▲웨스팅하우스향으로 연간 4~8기 분량의 대형 단조부품 납품 ▲글로벌 SMR 시장 20GW 내외로 성장 및 이 중 30% 점유율 차지 ▲가스터빈 2030년 이후 매년 10기 수주 등을 제시했습니다. 문 연구원은 적정주가를 9만2000원으로 제시하면서 "올 하반기에는 한미정상회담, 7월 23일 ‘AI Action Day’, SMR 및 가스터빈 수주 등 모멘텀이 풍부하다"며 "이 모멘텀들은 높은 밸류에이션을 정당화시킬 수 있는 근거가 될 것이다. 아직 파티는 끝나지 않았다"고 설명했습니다.


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