삼성전자, '2세대 10나노급 D램' 본격 양산… "1세대 대비 생산성 30% 향상"

[글로벌이코노믹 신진섭 기자] 삼성전자가 세계 최초 '10나노급 2세대(1y나노) D램'을 양산한다.

삼성전자는 지난 달부터 세계 최소 칩 사이즈의 10나노급 8Gb(기가비트) DDR4 D램을 양산 중이다.
D램은 메모리 중 단기기억을 담당한다. 장기기억의 플래시 메모리, 계산과 처리를 맡는 CPU와 함께 반도체 분야의 3대 핵심 부품이다.

삼성전자는 지난 2016년 2월에 10나노급 1세대 1x나노 8Gb D램을 양산하 데 이어 21개월 만에 10나노급 D램에서 발전을 이뤘다. 삼성전자에 따르면 10나노급 2세대 D램은 1세대에 비해 속도는 속도를 10% 향상시키고 소비전력을 15% 절감해 생산성이 약 30% 높아졌다.

삼성전자는 20일 “차세대 극자외선(EUV) 노광장비를 사용하지 않고도 생산성을 높여 글로벌 고객의 프리미엄 D램 수요 증가에 적기 대응할 수 있는 초격차 경쟁력을 구축했다”고 밝혔다.

◇ 3대 혁신으로 2세대 10나노급 D 개발

이번 2세대 10나노급 D램 제품은 1세대 제품에 비해 ▲초고속·초절전·초소형 회로 설계 ▲초고감도 셀 데이터 센싱 시스템 설계 ▲2세대 에어 갭(Air Gap) 공정 등 3가지 첨단 혁신 공정이 적용됐다.

기존 1세대 10나노급 D램 대비 속도는 10% 이상 향상됐고, 소비 전력량은 15% 이상 절감됐다. 더 작아지고, 더 빨라지고, 전력 소비 효율은 향상시켜 시장 경쟁력이 더 높아졌다는 설명이다.
'초고감도 셀 데이터 센싱 시스템 설계' 기술은 초정밀 전압 차이 감지 시스템 개발로 셀에 저장된 데이터를 더욱 정밀하게 확인해 셀 데이터 읽기 특성을 2배 이상 향상시킨 기술이다. 전류의 흐름을 판단하는 기관을 더 정밀하게 설계하는 '센스 엠플리파이(Sense Amplify)' 기술을 적용해 작은 양의 전류 차이도 더 잘 잡아낼 수 있게 구축했다.

'2세대 에어 갭(Air Gap) 공정'은 전류가 흐르는 비트라인(bit line) 주변의 미세 영역을 제어하는 '마개' 부분을 특정 물질 대신 절연효과가 뛰어난 공기로 채우는 공정 기술이다. 이 기술을 적용하면 기존 물질보다 절연효과가 뛰어난 공기를 채워 불필요한 전하(기생 커패시턴스)를 최소화해 초감도, 초고집적 셀 배열 구조 구현이 용이하다. 에어갭을 적용하면 물리적인 지지대가 없어 마개가 무너지는 난점이 있지만 삼성전자는 신기술을 적용해 이를 극복했다고 밝혔다.

◇ 10나노급 D램 양산 체제 본격 돌입

삼성전자는 이번 2세대 10나노급 D램 양산을 통해 일부 응용처 제품을 제외하고 전면 10나노급 D램 양산 체제로 들어갈 계획이다.

이번 제품은 삼성전자가 2012년에 양산한 2y나노(20나노급) 4Gb DDR3에 비하면 용량과 속도,소비전력효율 등에서 2배 향상됐다.

삼성전자는 10나노급 2세대 D램 개발로 ▲서버용 DDR5 ▲모바일용 LPDDR5 ▲슈퍼컴퓨터용 HBM3 ▲초고속 그래픽용 GDDR6 등 차세대 프리미엄 D램 양산 기반을 확보했다고 자평했다. 향상된 램 성능으로 서버, 모바일 및 그래픽 시장 등으로 프리미엄 메모리 시장 지배력을 높여간다는 계획이다.

진교영 삼성전자 메모리사업부 사장은 "발상을 전환한 혁신적 기술 개발로 반도체의 미세화 기술 한계를 돌파했다"며 "향후 1y나노 D램의 생산 확대를 통해 프리미엄 D램 시장을 10나노급으로 전면 전환해 초격차 경쟁력을 더욱 강화할 것"이라고 강조했다.

삼성전자는 1y나노 D램 모듈의 CPU업체 실장 평가를 마무리하고 글로벌 주요 고객과 차세대 시스템 개발 관련 기술 협력을 추진하고 있다.

삼성전자는 향후 빅데이터 분석, AI(인공지능) 분야 등 고성능, 저전력 메모리가 필요한 분야에 고성능 D램 솔루션을 제공할 방침이다.


신진섭 기자 jshin@g-enews.com