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반도체업계의 '황금알'로 떠오른 3D낸드플래시 역시 수년내 미세화의 한계에 직면할 것이란 전망이 나왔다. 삼성전자와 SK하이닉스 모두 200단 근처에서 3D낸드플래시 한계가 올 것이라고 공통된 분석을 내놨다.

이병기 SK하이닉스 공정기술그룹장(상무)은 6일 오후 서울 양재동 엘타워에서 열린 '제4차 반도체 디스플레이 기술로드맵 세미나'에서 "D램과 마찬가지로 낸드플래시도 경제적 이유로 스케일링(미세화)의 한계가 올 것"이라고 말했다.

이 상무는 "낸드는 이미 2D에서 스케일링 한계에 도달해 3D 구조로 전환이 됐다"며 "3D의 스케일링 양상은 스택수를 높이는 것인데 스택이 올라가다보면 3D낸드도 금방 스케일링의 한계가 올 것"이라고 전망했다. 

이어 "3D낸드의 스택수가 높아지면 스트레스가 증가하는 등 부정적 영향이 발생한다"며 "200단 근처가 되면 경제적 이익을 얻기 어려운 상황이 된다"고 지적했다. 구체적인 한계 시점에 대해서는 "200단 근처로 예상하지만 시점을 딱 꼬집어 말하긴 어렵다"고 설명했다.

이 상무는 "스케일링의 한계를 극복하는 현실적 솔루션은 TSV(실리콘관통전극(Through Silicon Via) 등 이지만 근본적인 해법은 아니다"라며 "스케일링이 메모리사업의 본질이지만 공정비용을 낮추고 빗그로스(메모리 용량을 1비트 단위로 환산해 계산한 메모리 반도체의 생산량 증가율)를 올리는 것이 쉽지 않은 상황"이라고 강조했다.

홍종서 삼성전자 반도체연구소 기술기획팀 상무 역시 기자의 질문에 "삼성 역시 200단에서 3D낸드의 한계가 올 것으로 예상한다"며 "구체적인 시점은 예상하기 힘들다"고 답했다. 

3D낸드플래시 시장은 반도체업계의 새로운 격전지로 떠올랐다. 선두를 지키내려는 삼성전자는 지난해 말 4세대 64단 낸드 양산을 시작했으며, 96단 낸드 개발에도 착수했다. 도시바와 샌디스크는 48단을 거치지 않고 바로 64단을 도입하며, 마이크론과 인텔은 48단 시험생산 후 64단을 도입한다. 

SK하이닉스는 지난 연말 48단 낸드플래시 제품 출하를 시작했고 올해 상반기 72단 낸드플래시 제품 개발을 완료한다는 계획이다. 

한편 3D낸드플래시 양산에 공을 들이고 있는 SK하이닉스는 일본 도시바 반도체사업 인수를 검토 중이다. SK하이닉스가 도시바 인수로 얻는 실익은 낸드플래시 경쟁력 강화다. SK하이닉스는 D램 시장 세계 2위의 경쟁력을 갖고 있지만 낸드플래시와 시스템반도체 분야에서는 아직 두각을 나타내지 못하고 있다.  

시장조사기관 IHS에 따르면 후발주자인 SK하이닉스의 전세계 낸드플래시 시장점유율은 지난해 2분기 기준 10.7%로 삼성(34.9%), 도시바(20.4%), 웨스턴디지털(15.0%), 마이크론(11.4%)에 이어 5위에 머물렀다. 

/장은지 기자(seeit@news1.kr)