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3D 낸드 고집적 경쟁 본격 시작됐다... 주목받는 삼성 SK하이닉스 '교차공급사'
3D 낸드플래시 초고집적 및 홀패턴 구조 <사진 / 램 리서치>

[뉴스비전e 정윤수 기자] 삼성전자가 4세대 64단 낸드플래시(256Gb)에 대한 양산비중을 본격적으로 확대하기로 하면서 국내 SK하이닉스, 웨스턴디지털, 마이크론, 인텔 등 해외 경쟁사들도 본격적인 '초고집적' 경쟁에 돌입할 것으로 보인다. 

이에 따라 반도체 장비사들에 대한 관심도 더욱 높아질 전망이다. 

삼성전자의 4세대 낸드플래시(D램과 달리 전원이 꺼져도 데이터가 사라지지 않는 비휘발성 메모리)는 64단으로 셀을 쌓는 방식으로, 삼성전자는 이에 대한 생산비중을 월 50% 이상으로 높이기로 했다.  

기존 낸드플래시가 옆으로 쌓는 방식으로 넓이를 많이 차지한 반면, 3D낸드의 경우 위로 셀을 쌓기 때문에(괄호 세로 높이가 있어 3D) 생산성 효율이 개선되면서도 속도는 더욱 빠르고 전력효율도 30% 이상 개선된 낸드플래시를 만들수 있다. 

<사진 / 뉴스비전e>

삼성전자는 이와 같은 ‘4세대(64단) 256기가비트(Gb) 3비트 V낸드플래시’ 양산을 본격적으로 확대키로 하면서 생산량이 늘어난만큼  서버, PC, 모바일용 등 낸드 제품 전체로 적용범위를 확대할 방침이다. 

셀을 높이 쌓게 되면 아래부분의 하중이 발행하는 문제점은 각층마다 홀 패턴을 형성하는 '9-Hole' 기술로 극복했다는 평가다. 

이와 같은 기술로 인한 효과는 기존 낸드플래시보다 셀에 데이터를 기록하는 속도(tPROG)도 10나노급(Planar, 평면) 낸드 대비 약 4배, 3세대 V낸드보다 약 1.5배 빠른 500μs(마이크로 초, 100만분의 1초) 를 달성했다.

▲삼성만? SK하이닉스도 가세...두 회사 모두에 공급하는 장비업체는?

삼성전자 또는 SK하이닉스에만 공급하는 것보다야 3D낸드플래시에 대한 설비투자를 반도체 기업마다 본격적으로 하는 시점에는 이왕이면 이쪽 저쪽 다 공급할수 있는 '교차공급' 기업이 더욱 주목을 받는다. 

과거에는 이와 같은 교차공급은 발주처의 기밀이 유출될 수 있다는 점 등을 고려해 허용되지 않는 분위기가 자리잡았다. 그래서 협성회(삼성 협력사), 프렌즈클럽(LG협력사)  등의 말들도 있었다. 

그러나 그간 상생문화 등으로 장비사들 가운데도 교차공급을 하는 기업들이 생겨났다. 

특히 3D 생산 방식의 '고집적화' 경쟁은 각 층마다 웨이퍼를 평탄화 해야 한다는 점과 그때마다 식각 작업이 필요하다는 점에서 해당 공정에 속하는 장비에 대한 수요는 늘어날 전망이다. 

1. 테스 

증착(CVD), 식각(GPE) 등 전공정 장비를 생산하는 테스는 이달 13일 삼성전자와 SK하이닉스에 반도체 제조장비를 공급하는 계약을 체결했다고 밝혔다.  계약금액은 삼성전자와 167억5천만원, SK하이닉스와 33억원으로 이는 각각 작년 연결 매출액의 9.4%, 1.8%에 해당한다.

삼성전자 평택 공장에 대한 투자와 SK하이닉스 이천 공장의 3D 낸드 투자가 확대되면서 수주 기대를 할만한 회사로 꼽힌다. 

 

2. 케이씨텍 

CMP 장비 <사진 / 뉴스비전e>

반도체 장비와 슬러리를 삼성전자에 공급해온 케이씨텍은 지난해 상반기 고객사를 SK하이닉스로 확대하는데 성공했다.

케이씨텍이 생산하는 웨이퍼를 화학물질을 통해 연마하는 CMP(화학기계연마)장비는 정공정 핵심장비에 속한다. 케이씨텍은 지난해 상반기 SK하이닉스에 데모장비를 공급한 이후 양산성 시험에 통과했다. 

특히  64단 이상의 4세대로 가면서 낸드플래시 공정과정에 적층수가 많아지면, 셀을 쌓을때마다 연마를 해줘야 하기 때문에 케이씨텍의 CMP장비 수요는 늘어날 것이라는 기대다. 

이와 함께 연마과정에 필요한 화학 소재 '슬러리'의 수요도 더욱 많아진다는 점에서 앞으로 케이씨텍의 수주물량이 얼마나 늘어날지 반도체 장비업계는 주목한다. 

소재에 속하는 슬러리의 경우 케이씨텍은 삼성전자와 SK하이닉스 이외 후공정 생산을 하는 동부하이텍에도 공급하고 있다. 

 

3. 유진테크

테스 LPCVD 등 장비 설명 <사진 / 뉴스비전e>

 

유진테크 역시 삼성전자 공급 기반이던 매출 구조를 지난해 SK하이닉스까지 확대했다. 

전공정에 필요한 저압화학증착장비(LPCVD) 생산업체로 삼성전자와 SK하이닉스에 이어 중국으로도 공급사를 확대하고 있는 중으로 전해진다. 

 

▲SK하이닉스 및 3D 낸드플래시 본격 개막

SK하이닉스는 4월 72단 3D낸드 개발에 성공한데 이어, 72단 3D 낸드플래시는 이천 M14 공장에서 생산에 들어갈  전망이다. 업계가 예상하는 시기는 이달경이다. 조만간 이와 관련한 발표가 있을지 주목된다. 

SK하이닉스는 3D 낸드 플래시에 대한 본격적인 양상체제를 갖추기 위해 오는 8월부터 청주에 반도체 공장과 클린룸 건설을 시작해 2019년까지 2조2천억원을 투자할 것으로 알려진다. 

72단 낸드플래시 <사진 / SK하이닉스>

72단으로 직행하면서 64단 공정인 삼성전자에 비해 3D 낸드플래시에서의 늦어진 격차를 따라잡는다는 계획이다. 

해외 반도체 기업들도 하반기 3D 낸드플래시에 대한 본격적인 양산에 들어갈 예정이다. 

웨스턴디지털(WD)은 이달초  컴퓨텍스 2017에서 처음으로 공개한 64단 3D낸드플래시 기반 소비자용 SSD를 올 3분기 출시할 것으로 알려졌다.  인텔과 마이크론은 신규 3D X포인트 메모리와 함께 64단 양산을 위한 준비에 본격적으로 들어갈 예정이다. 

한편 이와 같은 3D 낸드플래시 경쟁은 빅데이터와 사물인터넷, 인공지능 등 4차 산업혁명 시대로 가면서 데이터량이 기하급수적으로 늘어나고 있다는 점에서, 더욱 치열해질 전망이다. 

정윤수 기자  newsvision-e@hanmail.net

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