메모리 2ㆍ3위 손잡고 차세대 칩 '승부수'

하이닉스-도시바 M램 공동 개발

D램·낸드 대체할 반도체로 삼성·마이크론 등에 맞대응
용량 늘리고 수십배 빠른 포스트 10나노 선점戰 치열

차세대 메모리반도체 시장을 선점하기 위한 글로벌 기업들의 전쟁이 시작됐다. 삼성전자가 지난 12일 새로운 구조의 'R램'을 개발한 데 이어 13일에는 하이닉스반도체가 도시바와 손잡고 STT-M램을 공동 개발하기로 했다. 미국 마이크론과 HP,일본 NEC와 파나소닉 등도 개발 경쟁에 가세하고 있는 '큰 싸움'이다. 차세대 반도체 개발전쟁의 키워드는 '누가 더 많은 데이터를 저장하고 보다 빨리 데이터를 처리할 수 있는 칩을 만드느냐'이다.

◆포스트(post) 10나노 개발 경쟁

정보를 저장하고 처리하는 메모리반도체는 크게 D램과 플래시메모리로 나뉜다. D램은 정보를 처리하는 기능을,플래시메모리는 한번 데이터를 저장하면 전기가 끊겨도 정보가 지워지지 않는 특성을 갖췄다.

D램과 플래시메모리는 서서히 한계에 직면하고 있다. 스마트폰 등 새로운 정보기술(IT) 기기가 등장하면서 똑같은 크기의 칩에 데이터를 쓰고(입력),지우는(삭제) 작업량이 늘어나고 있어서다. 이 한계를 넘어서기 위해 반도체 업체들은 똑같은 크기의 칩에 더 많은 회로를 그려 넣는 나노미세공정을 도입해 왔다.

하지만 D램과 플래시메모리는 10나노 미만의 미세공정을 적용하기 힘들다. 트랜지스터와 게이트 등 배선을 연결해야 하는 설계구조상 회로 사이의 폭을 10나노 미만으로 줄이면 전류 누출 등이 나타나 오작동 가능성이 커지기 때문이다.

업계 관계자는 "삼성전자와 하이닉스가 10나노 공정을 개발 중인데,2012년이나 2013년부터 생산라인에 적용할 것으로 보인다"며 "10나노 이후에는 새로운 방식의 메모리반도체를 만들 수밖에 없다"고 설명했다. 주요 업체들이 STT-M램,R램 등 차세대 반도체 개발에 나서는 이유가 여기에 있다.

◆5년 뒤 메모리 시장 잡아라

차세대 반도체 개발 경쟁에서 가장 앞선 곳은 삼성전자다. 삼성전자는 작년 상반기 휴대폰 등 모바일 기기용 'P램'을 양산하기 시작했다. P램은 물질이 비결정질에서 결정질로 바뀔 때 발생하는 저항을 이용해 데이터를 저장하는 방식이다.

하이닉스도 2007년부터 P램 개발에 착수해 양산시점을 저울질하고 있다. P램은 아직까지 데이터 처리속도나 신뢰성에서 낸드플래시를 대체하기엔 역부족이란 평가가 많다.

R램도 차세대 반도체의 하나로 꼽힌다. 삼성전자는 낸드플래시보다 데이터처리속도가 1000배 빠른 R램 기술을 개발,2016년부터 양산하기로 했다. 하이닉스도 작년 10월 HP와 손잡고 R램 개발에 착수했다.

D램과 플래시메모리를 가장 빨리 대체할 차세대 반도체로 꼽히는 것은 STT-M램이다. 이 반도체는 D램,낸드플래시에 비해 데이터 처리속도와 정보 저장능력이 수십배 이상 월등하다. 또 회로 사이를 연결하는 배선 숫자를 줄일 수 있어 10나노 미만 극미세공정을 적용하기에도 유리하다.

D램 세계 2위인 하이닉스와 낸드플래시 세계 2위인 도시바가 STT-M램을 공동 개발하고 합작사를 세우기로 한 것도 M램이 가장 빨리 상용화될 것이라고 판단했기 때문이다.

권오철 하이닉스 사장은 "M램은 고성능 모바일 기기에 필요한 빠른 동작속도와 낮은 전력 소모량 등의 특성을 갖춰 기존 메모리반도체를 빠르게 대체할 것"이라고 말했다.

업계는 두 회사의 이번 협력을 지난 20년간 삼성전자가 주도했던 메모리반도체 시장 판도를 바꾸려는 시도라고 평가했다. 한 관계자는 "하이닉스와 도시바가 M램 양산시점을 2014년으로 못박았다는 점에서 삼성 주도의 메모리반도체 시장이 요동칠 가능성이 높아진 것"이라고 말했다.

이태명 기자 chihiro@hankyung.com