삼성전자 ‘10나노급 D램 시대’ 열었다

기술 초격차로 빈익빈 부익부로 시장 판도 바뀔 것
삼성, 2014년 20나노부터 세계 최초 양산 이어가
경쟁사, 20나노 벽도 넘지 못해
20나노 대비 속도·생산성 30%↑, 소비전력 20↓

삼성전자가 세계 최초로 ‘10나노급 D램 시대’를 열었다. 반도체 미세 기술의 한계로 여겨지던 10나노에 진입한 것이다. 글로벌 경쟁사들은 아직 20나노의 벽을 넘지 못하고 21나노 D램 양산에 머물러 있는 상황이다. 기술 초격차로 경쟁사들을 멀찌감치 따돌렸다는 분석이다.

삼성전자는 지난 2월부터 세계 최소 크기의 10나노급(㎚, 1㎚: 10억 분의 1ｍ) 8Gb(기가비트) DDR4(Double Data Rate 4) D램을 양산했다고 5일 밝혔다. 2014년 세계 최초로 20나노 4Gb DDR3 D램을 양산한 삼성전자는 이번 10나노급 8Gb DDR4 D램의 양산으로 다시 한 번 메모리 기술의 이정표를 세웠다는 평가다.

10나노급 D램은 20나노보다 속도는 30%이상 빠르며 소비전력은 20% 절감할 수 있다. 여기에 생산성은 30%이상 높여 D램 가격을 하락시킴에 따라 시장의 판도도 바꿀 것으로 전망된다. 세계 D램 시장점유율 1위인 삼성전자는 더 앞서갈 수 있게 됐고 기술 경쟁력을 갖추지 못한 경쟁사들은 가격하락에 휘청거릴 수밖에 없기 때문이다. 즉 D램 시장의 부익부 빈익빈이 예고되고 있다.

이번 제품에는 초고집적 설계 기술과 사중 포토 노광 기술(Quadruple Patterning Technique), 초균일 유전막 형성 기술 등 3가지 혁신 기술이 적용됐다. 따라서 차세대 극자외선(EUV) 노광장비를 도입하지 않아도 10나노급 D램을 양산, 제조 경쟁력을 더욱 높일 수 있다.

초고집적 설계 기술은 삼성전자가 독자적으로 개발한 차세대 반도체 설계 기술로 20나노 8Gb DDR4 D램보다 생산성을 30% 이상 높였다. 10나노급 8Gb DDR4 D램은 초고속·초절전 설계 기술을 적용해 기존 20나노 대비 동작 속도가 30% 이상 빠른 3200Mbps를 구현할 수 있다. 동작 상태에 따라 소비전력은 10∼20% 절감된다.

사중 포토 노광기술은 초고집적으로 셀(정보 저장의 최소 단위)을 만들기 위해 한 번의 포토 공정으로 초미세 패턴을 4배 많이 형성하는 기술을 말한다. 삼성전자는 낸드플래시 양산에 적용한 사중 포토 노광 기술을 업계 최초로 D램에도 구현했다.

셀이 트랜지스터 하나로 구성된 낸드플래시와 달리 D램은 트랜지스터와 캐패시터의 적층 구조로 셀이 구성된다. 10나노급 8Gb D램은 초고속으로 동작하는 트랜지스터 위에 고용량 캐패시터를 나노 단위 간격으로 배열해 완벽하게 동작하는 셀을 80억개 이상 만들어야 하므로 개발이 어려웠다.

삼성전자는 이러한 D램 공정의 한계를 사중 포토 노광기술로 극복, 차세대 10나노급(1y) D램도 적기에 양산할 수 있는 기반 기술을 확보했다. D램은 또 초미세 캐패시터에 충분한 양의 전하를 저장하기 위해 초균일 원자 유전막 형성 기술이 필요하다. 10나노급 D램은 캐패시터의 유전막을 옹스트롬(10분의 1나노) 단위의 초박형 원자 물질로 균일하게 형성해 더욱 높은 속도에도 안정적으로 동작하는 우수한 셀 특성을 확보했다.

삼성전자는 올해 10나노급 모바일 D램도 양산해 PC·서버 시장에 이어 초고해상도 스마트폰 시장도 계속 선점하겠다는 전략이다. 전영현 삼성전자 메모리사업부 사장은 “향후 차세대 초고용량 초절전 모바일 D램을 출시해 모바일 시장 선도 기업들이 글로벌 소비자의 편의를 높이는 데 기여하겠다”고 말했다.

삼성전자는 PC용 4GB(기가바이트) DDR4 모듈을 시작으로 엔터프라이즈 서버용 128GB 모듈까지 풀 라인업을 구축할 예정이다. 또 초고용량 모바일 D램의 높은 수요 증가세에 맞춰 10나노급 생산 비중을 지속해서 확대해 프리미엄 D램 시장의 성장세를 견인할 계획이다.