SK하이닉스가 이달 말부터 48단 3차원(3D) 낸드플래시 메모리를 본격 양산한다. 글로벌 메모리업계에서 삼성전자에 이어 두 번째다. 한국 메모리업계가 클라우드 시대에 급성장 중인 3D 낸드 분야에서 확고한 주도권을 쥐게 됐다.

3D 낸드는 평면 낸드의 회로를 수직으로 세운 제품이다. 평면 미세공정 기술이 10나노미터(㎚·1㎚=10억분의 1m)대에서 한계를 맞으면서 이를 뛰어넘기 위해 개발됐다. 평면이 단독주택이라면, 3D는 아파트로 보면 된다.
[단독] SK하이닉스, D램 의존 축소…3D낸드로 승부
SK하이닉스 낸드에서도 두각

7일 업계에 따르면 SK하이닉스는 시험 생산한 48단 3D 낸드 제품의 고객사 인증이 마무리돼 감에 따라 이달 말부터 양산을 시작한다. 이렇게 되면 지난 3분기 말 12인치 웨이퍼 기준 월 1만장 규모이던 3D 낸드 생산 규모가 연말까지 월 2만~3만장으로 늘어난다. 이 회사 전체 낸드 생산량에서 3D 낸드 비중이 10% 중반까지 높아질 것이란 전망이다.

3D 낸드는 여러 장점이 있다. 평면 낸드에 비해 속도가 빠르고 용량을 크게 늘릴 수 있다. 안정성과 내구성이 뛰어나고 전기소모량도 적다. 30단 정도 쌓으면 원가가 높지만, 48단 이상이면 같은 용량의 평면 낸드보다 원가가 낮아진다. 이 때문에 조만간 3D 낸드 시대가 열릴 것이란 게 업계 예상이다. 시장조사업체 IHS마킷에 따르면 낸드 업체들의 3D 낸드 생산비중은 2015년 6.7%에서 2016년 23.6%, 2017년 57.8%로 늘어날 것으로 전망된다.

기술 자체가 어려워 삼성전자만 작년 4분기부터 48단 제품을 양산해 왔다. 낸드 업계 2위 도시바는 지난 2분기 48단 제품을 출시했으나 양산에 어려움을 겪고 있다. 미국 마이크론도 평면 낸드에 사용되는 프로팅게이트 기술을 활용하다 3D 낸드 성능 확보에 실패한 것으로 알려졌다.

SK하이닉스는 차세대 72단 3D 낸드도 순조롭게 개발하고 있어 내년 하반기부터 양산이 가능할 전망이다. 이를 위해 지난해 8월 완공한 최첨단 공장인 경기 이천의 M14 2층을 3D 낸드 전용 라인으로 구축하기로 하고 클린룸 공사를 하고 있다. 이 라인이 내년 상반기 이후 가동을 시작하면 3D 낸드 생산량은 급격히 늘어난다.

SK하이닉스는 D램 중심 회사였다. 2004년 후발주자로 낸드 시장에 뛰어들어 상당 기간 적자를 냈다. SK하이닉스 관계자는 “전체 매출에서 D램이 차지하는 비중이 70%대로 여전히 높다”며 “48단 3D 낸드가 양산되면 D램 의존도를 낮춰 안정적 매출구조를 갖출 것”이라고 말했다.

수요 급증하는 3D 낸드

현재 반도체 시장에서 가장 잘 팔리는 게 3D 낸드다. 솔리드스테이트드라이브(SSD) 수요가 급증해서다. 클라우드와 빅데이터, 사물인터넷(IoT)이 확산되면서 서버에 들어가는 SSD 용량이 매년 급증하고 있다. 시장조사업체 가트너에 따르면 SSD 시장은 2013년 110억달러에서 2017년 235억달러로 성장할 것으로 전망된다. 전체 저장장치 시장에서 SSD 비중은 2010년 6.5%에서 2014년 31.5%로 증가했고, 2016년 50%를 넘을 것이란 관측이다.

SSD는 하드디스크드라이브(HDD)에 비해 빠르고 안정성이 뛰어나다. 발열과 소음이 적으며 소형화 경량화가 가능하다. 속도는 HDD 대비 10배, 소비전력은 10분의 1 수준이다. 그동안 비싼 가격 탓에 확산이 더뎠는데 이제 상황이 바뀌었다.

2012년 SSD는 HDD보다 6배가량 비쌌다. 올 들어 가격차가 2.8배 수준까지 줄었다. 평면 낸드가 3D 낸드로 진화하면서 집적도가 높아져 원가가 내려가고 있어서다. SSD 가격이 연평균 30%씩 떨어지고 있어 이론상 3년 내 HDD와 비슷한 수준까지 내려갈 것으로 예상된다.

현재는 낸드 수요(용량 기준)가 D램보다 7배 많지만, 2025년엔 30배 이상으로 늘어날 것이라는 전망이 나온다. 저장해야 할 데이터가 폭증하고 있어서다. 시장조사업체 IHS에 따르면 낸드 시장은 2017년 337억달러 규모로 D램(332억달러)을 처음 넘어설 것으로 예상된다. 박정환 SK하이닉스 수석연구원은 “화질 좋은 동영상이 수십억개씩 업로드되면서 페이스북은 데이터센터 세 곳을 추가로 건설 중”이라고 설명했다.

김현석 기자 realist@hankyung.com