[반도체 강국, 34년의 기적]반도체 기술 변천사

1983년 64K D램 개발 ㅅ작
2016년 10나노급 D램 양산
삼성 주도 메모리 강국 입증

[아시아경제 강희종 기자]삼성전자는 지난해 4분기 9조2000억원의 영업이익을 냈다. SK하이닉스의 주가는 최근 고공행진하고 있다. 최근 국내 기업들이 누리고 있는 반도체 수퍼 호황은 수십년간 끊임없이 이어온 과감한 투자와 밤낮없는 기술개발 덕분이었다.한국 기업들은 반도체중에서도 메모리 분야에서 세계 최고의 기술력을 자랑하고 있다.

흔히 집적회로(IC)라고 불리는 반도체는 크게 메모리반도체와 시스템반도체로 나뉠 수 있다. 메모리반도체는 컴퓨터나 스마트폰에서 기억장치에 사용된다. 시스템반도체는 연산이나 제어를 담당한다. 현재 메모리반도체는 D램과 낸드(NAND) 플래시가 많이 사용되고 있다. D램은 데이터를 임시 저장하는 장치로 전원이 꺼지면 데이터가 사라지는 휘발성 메모리다. 낸드플래시는 전원이 꺼져도 데이터를 보존하는 특성을 가진 반도체로 스마트폰 스토리지 메모리나 솔리드스테이트드라이브(SSD) 등 대용량 데이터 저장용으로 사용된다.

삼성전자는 1983년 미국, 일본에 이어 세계 3번째로 64k D램 개발에 성공한 데 이어 1992년 64Mb D램을 세계 최초로 개발하며 한국 반도체 기술력을 입증했다. 이후 256Mb(1994년), 1Gb D램(1996년)을 연이어 최초로 개발하는데 성공, 한국은 메모리 강국으로 자리매김할 수 있었다.

한국 기업은 최근 미세공정에서도 세계를 선도하고 있다. 삼성전자는 2011년 세계 최초 20나노급 D램 양산, 2016년 세계 최초 10나노급 D램 양산에도 성공하며 기술 리더십을 이어가고 이다.

나노란 나노미터(nmㆍ10억분의 1미터)의 약자로 반도체 칩의 회로 선폭을 의미한다. 선폭을 줄일수록 한 웨이퍼에서 더 많은 반도체를 생산할 수 있어 원가 절감과 생산성 증대 효과를 기대할 수 다. 하지만 회로 간격이 너무 좁아질 경우 서로 전기적 영향을 주게 돼 데이터의 안정성 이 떨어지게 된다.

최근에는 미세공정이 한계에 봉착함에 따라 3차원(3D) 적층 구조 기술 경쟁을 벌이고 있다. 수평구조의 셀을 수직으로 쌓아 저장 용량을 늘리는 3D 기술은 낸드플래시에서 활발히 적용되고 있다. 3D 낸드플래시는 기존 2차원 구조 대비 동일한 면적에서 더 많은 셀(저장공간)을 구현할 수 있다는 장점이 있다. 단층 구조의 집을 수십층 아파트와 같이 수직으로 쌓아올린 것이다.

삼성전자는 2013년 8월 세계 최초로 3차원 V낸드 플래시 메모리를 양산(24단)하는데 성공했다. 또 2014년에는 32단 V낸드를 개발했으며 2015년에는 48단 V낸드를 양산했다. 현재3D낸드 기술은 64단을 거쳐 72단까지 발전된 상태다. 삼성전자는 지난해 8월 4세대 64단 3D 낸드 기술을 적용한 SSD 제품을 공개한 바 있다. SK하이닉스는 64단을 뛰어넘어 올해 상반기 72단 3D 낸드를 개발 완료한다는 목표다.

강희종 기자 mindle@asiae.co.kr