수율은 종합적인 평가지표로 '개선'은 업계 숙제
삼성은 낸드V8(236단), SK는 300단 이상 낸드에 집중
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[아시아타임즈=정인혁 기자] “수율은 반도체 업계의 종합적 평가지표다. 수율 개선이 그 업체의 능력으로 평가되는 만큼 최적화에 힘써야한다” 반도체 업계가 낸드플래시 부문에서 내년까지 적자를 기록할 것으로 예상되는 가운데 이종환 상명대학교 시스템반도체학과 교수가 한 말이다.
17일 반도체 업계에 따르면 삼성전자와 SK하이닉스는 고부가 낸드 제품의 경쟁력 제고를 위해 힘쓰고 있다.
지난 11일 올해 3분기 실적(잠정)에서 영업이익 2조 4000억원으로 조 단위 영업이익에 복귀한 삼성전자는 예년 수준의 회복을 위해서는 적자가 지속되는 반도체 부문, 특히 낸드플래시 영역에서 수율 개선을 통한 실적 상승을 노려야한다고 보고 수율 개선에 적극 나서고 있다.
지난 5월 D램과 낸드플래시 등 메모리 반도체 재고가 감소세로 전환하고 4분기에는 D램과 낸드의 가격이 상승할 것으로 예상돼 적자 규모가 낮아질 것으로 분석된다.
실제로 시장조사기관 D램익스체인지에 따르면 D램 범용 제품인 ‘DDR4 8기가비트(Gb) 2666′의 현물가는 지난 6일 기준 1.518달러로, 지난달 4일 기록한 연중 최저가(1.448달러) 대비 4.83% 올랐다. 내년부터 생성형 인공지능(AI) 데이터 처리용 그래픽처리장치(GPU)에 탑재되는 고대역폭메모리(HBM)3 출하 증가가 기대되는 점이 긍정 요인이다.
다만 낸드는 내년까지 적자가 지속될 전망이다. 낸드는 D램보다 기술 난이도가 낮아 시장 경쟁이 치열하다. D램은 삼성전자·SK하이닉스·마이크론 등 3개 업체가 독점하는 구조인 반면 낸드는 상위 5개 업체(삼성전자·키옥시아·SK하이닉스·웨스턴디지털·마이크론)의 점유율 격차가 크지 않다. 낸드 부문의 적자가 지속되는 이유기도 하다.
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D램의 전망이 긍정적인 반면 낸드는 여파가 지속될 것이라 예상되는 가운데, 업계에서는 낸드의 수율 개선으로 경쟁력을 끌어올려야 한다는 목소리가 나오고 있다.
수율은 웨이퍼 한 장에 설계된 최대 칩(IC)의 개수 대비 실제 생산된 정상 칩의 개수를 백분율로 나타낸 수치다. 100개의 칩이 생산돼 10개만 양품 판정을 받았다면 수율은 10%다.
이종환 상명대학교 시스템반도체학과 교수는 “메모리 반도체는 대량 생산이 중요한 만큼 수율개선은 필수”라면서 “노광공정, 웨이퍼 공간 최적화 등을 통해 낸드 수율을 높여야 한다”고 말했다.
삼성전자는 지난해 11월부터 양산을 본격화한 낸드 V8(236단)의 수율 향상에 집중하고 있다. 양산 초기에는 수율이 좋지 않았으나 점차 수율을 개선하고 있는 것으로 알려졌다. 현재 업계에서 추산하고 있는 V8 낸드의 수율은 60%대다. 수율이 정상 수준이라 평가받는 수치는 80~90%다.
삼성전자는 두 번에 나눠 채널 홀(구멍)을 뚫어 이어 붙이는 '더블 스택' 방식으로 236단 제품을 생산 중이다. 이 공정이 최초 도입된 176단 낸드에서 시행착오를 거친 만큼 이번 제품의 수율이 가파르게 개선될 것이라는 게 업계 분석이다.
SK하이닉스는 72단 낸드부터 더블 스택 공정을 적용했다. 현재 238단 낸드를 양산 중이고 지난달 세계 첫 300단 이상인 321단 1Tb(테라비트) TLC 4D 낸드플래시 샘플을 공개했다.
SK하이닉스는 차세대 낸드의 제조 시간 및 비용 등을 줄일 수 있는 신기술 도입도 계획 중이다. SK하이닉스의 321단 낸드에는 ’트리플 스택‘이 적용될 예정이다. 트리플 스택은 낸드를 총 3개층으로 나눠 각기 제작한 뒤 이를 쌓아올리는 방식이다. 이 방식을 활용해 낸드를 더 높게 쌓겠다는 계획이다.
트리플 스택은 더블 스택 대비 더 많은 공정을 거처야 해 비용 측면에서는 불리하다. 이를 '3 플러그 통합' 기술 적용으로 비용 효율까지 챙긴다는 계획이다. 해당 기술은 낸드를 3분할로 제작하는 과정은 동일한데 이후에 필요한 코팅·증착·식각 등의 공정을 각 낸드가 아닌 일괄적으로 처리하는 기술이다. 이를 통해 전체 공정 수를 최소화할 수 있다.
익명을 요구한 업계 관계자는 “가격이 올라가는 추세지만 비슷한 점유율의 경쟁 업체가 많다”면서 “공정을 최적화해 수율을 개선하는 것으로 경쟁력을 끌어올릴 것”이라고 말했다.
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데스크 : 김종길 산업부 kjk54321@asiatime.co.kr
입력 : 2023-10-17 15:12 수정: 2023-10-18 07:56
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