^{* 1Tb(Terabit) V낸드: 1조 비트의 셀을 단일 칩 안에서 구현한 제품* QLC(Quad Level Cell): 하나의 셀에 4bit 데이터를 기록할 수 있는 구조}

삼성전자는 지난 4월 ‘TLC 9세대 V낸드’를 최초 양산한데 이어 QLC 제품까지 선보이며 고용량∙고성능 낸드플래시 시장 리더십을 굳건히 했다.

^{* TLC(Triple Level Cell): 하나의 셀에 3bit 데이터를 기록할 수 있는 구조}

▲ 업계 최초 양산, 삼성전자 QLC 9세대 V낸드 제품

삼성 9세대 V낸드는 독보적인 ‘채널 홀 에칭(Channel Hole Etching)’ 기술을 활용해 더블 스택(Double Stack) 구조로 업계 최고 단수를 구현해냈다.

^{* 채널 홀 에칭(Channel Hole Etching): 몰드층을 순차적으로 적층한 다음 한번에 전자가 이동하는 홀(채널 홀)을 만드는 기술* 더블 스택(Double Stack): ‘채널 홀’ 공정을 두 번 진행해 만든 구조}

특히 이번 QLC 9세대 V낸드는 셀(Cell)과 페리(Peripheral)의 면적을 최소화해 이전 세대 QLC V낸드 대비 약 86% 증가한 업계 최고 수준의 비트 밀도(Bit Density)를 자랑한다.

^{* 페리(Peripheral): 셀의 동작을 관장하는 각종 회로들로 구성* 비트 밀도(Bit Density): 단위 면적당 저장되는 비트(Bit)의 수}

V낸드의 적층 단수가 높아질수록 층간, 층별 셀 특성을 균일하게 유지하는 것이 더욱 중요해졌으며, 삼성전자는 이를 위해 ‘디자인드 몰드(Designed Mold)’ 기술을 활용했다.

^{* 몰드(Mold): 셀을 동작시키는 WL(Word Line)의 층}

‘디자인드 몰드’란 셀 특성 균일화, 최적화를 위해 셀을 동작시키는 WL(Word Line)의 간격을 조절하여 적층하는 기술로, 데이터 보존 성능을 이전 제품보다 약 20% 높여 제품 신뢰성을 향상시켰다.

^{* WL(Word Line): 트랜지스터의 on/off를 담당하는 배선}

이번 9세대 QLC는 셀의 상태 변화를 예측하여 불필요한 동작을 최소화하는 ‘예측 프로그램(Predictive Program) 기술’ 혁신을 통해 이전 세대 QLC 제품 대비 쓰기 성능은 100%, 데이터 입출력 속도는 60% 개선했다.

또한 낸드 셀을 구동하는 전압을 낮추고 필요한 BL(Bit Line)만 센싱해 전력 소모를 최소화한 ‘저전력 설계 기술’을 통해 데이터 읽기, 쓰기 소비 전력도 각각 약 30%, 50% 감소했다.

^{* BL(Bit Line): 데이터 쓰기, 읽기 역할을 담당하는 배선. WL(Word Line)과 함께 Cell Array를 이룸}

삼성전자 메모리사업부 Flash개발실 허성회 부사장은 “9세대 TLC 양산 4개월 만에 9세대 QLC V낸드 또한 양산에 성공함으로써 AI용 고성능, 고용량 SSD 시장이 요구하는 최신 라인업을 모두 갖췄다”며, “최근 AI향으로 수요가 급증하고 있는 기업용 SSD 시장에서의 리더십이 더욱 부각될 것”이라고 밝혔다.

삼성전자는 브랜드 제품을 시작으로 향후 모바일 UFS, PC 및 서버SSD 등 QLC 9세대 V낸드 기반 제품 응용처를 점차 확대할 계획이다.

^{* UFS(Universal Flash Storage): 초소형 폼팩터의 고성능·저전력 메모리 솔루션}

▲ 업계 최초 양산, 삼성전자 QLC 9세대 V낸드 제품

^{* TLC(Triple Level Cell): 하나의 셀에 3bit 데이터를 기록할 수 있는 구조}

▲ 업계 최초 양산, 삼성전자 9세대 V낸드 제품

삼성전자는 ▲업계 최소 크기 셀(Cell) ▲최소 몰드(Mold) 두께를 구현해 ‘1Tb TLC 9세대 V낸드’의 비트 밀도(Bit Density)를 이전 세대 대비 약 1.5배 증가시켰다.

^{* 비트 밀도(Bit density): 단위 면적당 저장되는 비트(Bit)의 수}

더미 채널 홀(Dummy Channel Hole)제거 기술로 셀의 평면적을 줄였으며, 셀의 크기를 줄이면서 생기는 간섭 현상을 제어하기 위해 셀 간섭 회피 기술, 셀 수명 연장 기술을 적용해 제품 품질과 신뢰성을 높였다.

^{* 더미 채널 홀 (Dummy Channel hole): Cell Array에서 Plane을 구분하기 위해 만들어진 동작을 수행하지 않는 채널 홀}

삼성전자의 ‘9세대 V낸드’는 더블 스택(Double Stack) 구조로 구현할 수 있는 최고 단수 제품으로, ‘채널 홀 에칭(Channel Hole Etching)’ 기술을 통해 한번에 업계 최대 단수를 뚫는 공정 혁신을 이뤄 생산성 또한 향상됐다.

‘채널 홀 에칭’이란 몰드층을 순차적으로 적층한 다음 한번에 전자가 이동하는 홀(채널 홀)을 만드는 기술이다. 특히, 적층 단수가 높아져 한번에 많이 뚫을수록 생산효율 또한 증가하기 때문에 정교화∙고도화가 요구된다.

‘9세대 V낸드’는 차세대 낸드플래시 인터페이스인 ‘Toggle 5.1’이 적용돼 8세대 V낸드 대비 33% 향상된 최대 3.2Gbps의 데이터 입출력 속도를 구현했다. 삼성전자는 이를 기반으로 PCIe 5.0 인터페이스를 지원하고 고성능 SSD 시장을 확대해 낸드플래시 기술 리더십을 공고히 할 계획이다.

^{* Toggle DDR: 낸드플래시 인터페이스 규격으로, 1.0은 133Mbps, 2.0은 400Mbps, 3.0은 800Mbps, 4.0은 1.2Gbps, 5.0은 2.4Gbps, 5.1은 3.2Gbps의 입출력 속도를 지원* PCIe(Peripheral Component Interconnect Express): 기존 SATA 전송 속도의 성능 한계를 극복한 고속 인터페이스 규격* PCIe 5.0: 기존 PCIe 4.0 대비 대역폭이 2배로 커진 32GT/s를 지원하는 차세대 PCIe 통신규격}

또 ‘9세대 V낸드’는 저전력 설계 기술을 탑재하여 이전 세대 제품 대비 소비 전력이 약 10% 개선됐다. 환경 경영을 강화하면서 에너지 비용 절감에 집중하는 고객들에게 최적의 솔루션이 될 것으로 기대된다.

삼성전자 메모리사업부 Flash개발실장 허성회 부사장은 “낸드플래시 제품의 세대가 진화할수록 고용량∙고성능 제품에 대한 고객의 니즈가 높아지고 있어 극한의 기술 혁신을 통해 생산성과 제품 경쟁력을 높였다”며, “9세대 V낸드를 통해 AI 시대에 대응하는 초고속, 초고용량 SSD 시장을 선도해 나갈 것”이라고 밝혔다.

삼성전자는 ‘TLC 9세대 V낸드’에 이어 올 하반기 ‘QLC(Quad Level Cell) 9세대 V낸드’도 양산할 예정으로 AI시대에 요구되는 고용량∙고성능 낸드플래시 개발에 박차를 가할 계획이다.

^{* QLC(Quad Level Cell): 하나의 셀에 4bit 데이터를 기록할 수 있는 구조}