SK하이닉스가 개발한 96단 4D 낸드 기반 1Tb QLC 제품. SK하이닉스 제공

SK하이닉스가 96단 4차원(4D) 낸드 기술 기반의 1테라비트(Tb) 쿼드러플 레벨 셀(QLC) 반도체를 개발했다. 이 제품은 기존 제품 대비 집적도 개선으로 원가절감과 동일 면적 대비 데이터 저장용량을 향상시켜 SK하이닉스의 낸드 메모리 사업 본격화로 해석되고 있다.

SK하이닉스는 96단 4D 낸드 기반의 1Tb 주요 솔리드스테이트드라이브(SSD) 컨트롤러 업체에 신제품 샘플을 출하했다고 9일 밝혔다. 이 제품은 현재 양산 중인 96단 CTF(Charge Trap Flash) 기반 4D 낸드 기술에 자체 QLC 설계 기술을 적용했다.

QLC는 데이터를 저장하는 최소 단위인 '낸드 셀'에 4비트(b)의 데이터를 저장할 수 있는 기술이다. 낸드플래시는 데이터 저장 방식에 따라 △셀 하나에 1비트를 저장하는 SLC △2비트를 저장하는 MLC △3비트를 저장하는 TLC △4비트를 저장하는 QLC로 나뉜다. 즉, QLC는 동일한 면적의 SLC과 비교해 4배 더 많은 데이터를 저장할 수 있다.

QLC 기술은 동일한 면적에서 집적도를 높일 수 있기 때문에 고용량 제품을 구현하면서도 원가경쟁력을 확보할 수 있다. 하지만 손톱 크기의 작은 칩에 셀 집적도를 높여야하기 때문에 기술 난이도가 까다롭다. 1Tb QLC의 경우 총 2748억개의 셀 집적이 필요하다. SK하이닉스는 이를 96층으로 쌓아올리는 데 성공한 것이다.

또한 SK하이닉스는 4D 낸드의 장점인 작은 플레인(하나의 칩 내부에서 독립적으로 동작할 수 있는 셀과 주변부 회로들의 집합체) 크기를 활용해 4플레인 구조도 적용했다. 기존에는 2개의 플레인에서 32KB 데이터를 동시 처리했다면, 이 제품은 4개의 플레인으로 64KB까지 동시에 처리한다.

실리콘모션 최고경영자(CEO) 월리스 코우는 "이 제품은 엔지니어링 샘플임에도 불구하고 소비자용 SSD가 요구하는 신뢰성과 성능을 충분히 만족하고 있다"고 설명했다. 실리콘모션은 SSD용 컨트롤러와 낸드 스토리지 디바이스를 개발·판매하는 대만 업체다.

SK하이닉스는 이번 기술 개발을 발판으로 QLC용 소프트웨어 알고리즘과 컨트롤러를 자체 개발해 솔루션 제품도 적기 출시하겠다는 계획이다. 나한주 SK하이닉스 낸드개발사업전략담당 상무는 "기업용 QLC 수요가 본격적으로 형성되는 내년 이후부터 QLC 기반 SSD를 출시할 예정"이라며 "특히 16테라바이트(TB) 이상의 솔루션으로 하드디스크드라이브(HDD)를 대체하는 고용량 기업용 SSD 시장에서 확고한 입지를 다질 계획"이라고 밝혔다.

한편 시장조사기관 IDC에 따르면 낸드플래시 시장에서 QLC 비중은 올해 3%에서 2023년까지 22%로 확대될 전망이다.

ktop@fnnews.com 권승현 기자