SK하이닉스, 96단 4D 낸드 기반 1Tb QLC 샘플 출하

주요 SSD 컨트롤러 업체에 1Tb QLC 샘플 출하 및 성능 확인

4플레인 구조 4D 낸드...3D 대비 90%이하 면적에 2배 성능 구현

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

주요 SSD 컨트롤러 업체에 1Tb QLC 샘플 출하 및 성능 확인
4플레인 구조 4D 낸드...3D 대비 90%이하 면적에 2배 성능 구현

SK하이닉스가 96단 4D 낸드플래시 제품 샘플을 출하했다. 지난해 11월 세계 최초로 CTF(Charge Trap Flash) 방식으로 개발한 4D 제품으로 솔리드스테이트드라이브(SSD) 컨트롤러 업체를 통해 성능을 확인했다.

SK하이닉스는 1테라비트(Tb)급 쿼드러블레벨셀(QLC·Quadruple Level Cell) 제품을 개발해 주요 SSD 컨트롤러 업체에 샘플을 출하했다고 9일 밝혔다.

이 제품은 현재 양산 중인 세계 최초 96단 CTF 기반 4D 낸드 기술에 자체 QLC 설계 기술을 적용했다.

CTF는 전하를 부도체에 저장해 셀간 간섭 문제를 해결한 기술로 기존 플로팅 게이트(Floating Gate) 셀(Cell) 구조에 PUC(Peri. Under Cell)를 결합한 방식보다 단위당 셀 면적을 줄이면서도 읽기와 쓰기 성능을 높일 수 있는 것이 특징이다.

이 제품은 3D낸드에 적용 중인 CTF 셀 구조와 기술을 4D 낸드에서 결합한 점이 특징이다. 회사측은 특성이 우수한 CTF 기반에서는 업계 최초로 PUC를 도입해 최고 수준의 성능과 생산성을 동시에 구현한 차별성을 강조하기 위해 ‘CTF 기반 4D 낸드플래시’로 명명했다.

SK하이닉스는 QLC 시장이 본격 형성되는 시기에 맞춰 96단 기반 1Tb QLC 제품까지 낸드 포트폴리오를 확대하고 차세대 고용량 메모리 시장 대응력을 강화한다는 방침이다.

QLC는 데이터를 저장하는 최소 단위인 낸드 셀(Cell)에 4비트(bit)를 저장할 수 있는 기술이다.

이 기술을 활용하면 하나의 셀에 3비트를 저장하는 트리플레벨셀(TLC·Triple Level Cell) 대비 동일한 면적에서 집적도를 높일 수 있어 원가경쟁력을 갖춘 고용량 제품 구현이 가능해진다. QLC 기술로 1테라비트를 구현하기 위해서는 손톱 크기의 작은 칩에 총 2748억개의 셀 집적과 고도의 QLC 설계 기술이 필요하다.

회사측은 3D 기반 QLC보다 90% 이하로 면적을 줄인 이 제품으로 업계 최고 수준의 원가 경쟁력 확보가 가능해졌다고 강조했다. 또 4D 낸드의 장점인 작은 플레인(Plane) 사이즈를 활용해 4플레인 구조도 적용하면서 경쟁력도 강화됐다.

플레인은 하나의 칩 내부에서 독립적으로 동작할 수 있는 셀과 주변부 회로들을 일컫는 것으로 이를 2개에서 4개로 늘려 데이터 처리성능(Data Bandwidth)을 2배로 증가시켰다.

기존에는 2개의 플레인에서 32킬로바이트(KByte) 데이터를 동시 처리했다면 이 제품은 64킬로바이트까지 동시에 처리가 가능해진 고성능 제품으로 원가와 성능 경쟁력을 동시에 확보했다.

SK하이닉스는 SSD용 컨트롤러와 낸드 스토리지 디바이스를 개발 및 판매하는 업체들에게 최근 샘플을 보내 동작 성능을 확인했다고 설명했다. 또 QLC용 소프트웨어 알고리즘과 컨트롤러를 자체 개발 중으로 향후 고객 수요에 맞춰 적기에 솔루션 제품을 출시한다는 계획이다.

나한주 SK하이닉스 낸드개발사업전략담당 상무는 “기업용 QLC 수요가 본격적으로 형성되는 내년 이후부터 QLC 기반 SSD를 출시할 예정”이라며 “특히 16TB 이상의 솔루션으로 하드디스크드라이브(HDD)를 대체하는 고용량 기업용 SSD 시장에서 확고한 입지를 다질 계획”이라고 강조했다.

한편 시장조사기관 IDC에 따르면 낸드플래시 시장에서 QLC 비중은 올해 3%에서 오는 2023년까지 22%로 확대될 전망이다. 또 기업용 SSD는 용량(기가바이트·GB) 기준으로 2018년부터 2023년까지 연평균 47.9% 성장하며 HDD를 빠르게 대체할 것으로 전망하고 있다.

3D 플로팅 게이트(Floating Gate)와 3D CTF(Charge Trap Flash) 구조 비교.ⓒSK하이닉스