포스트 반도체 'M램'…삼성 양산, SK하이닉스 대용량 올인

이상우 | 기사입력 2019/03/14 [14:18]

포스트 반도체 'M램'…삼성 양산, SK하이닉스 대용량 올인

이상우 | 입력 : 2019/03/14 [14:18]
삼성전자 파운드리 사업부가 28나노(nm) 완전 공핍형 실리콘 온 인슐레이터(FD-SOI) 공정의 임베디드 M램(eMRAM) 양산을 시작했다. eM램은 대만 TSMC과 미국의 글로벌파운드리(Globalfoundries), 인텔도 생산한다. 

내장 메모리에 주로 사용되는 e플래시는 28나노 공정에서 미세화 한계에 다다른 것으로 알려진다. 업체들은 새로운 임베디드 메모리 개발에 주력하고 있으며 eM램이 유력한 후보다. 추가 미세화가 가능하고 비휘발성이면서 수명이 긴 특징을 갖는다. 


삼성전자는 데이터 기록 시 삭제 과정이 필요 없는 e플래시보다 약 1천 배 쓰기 속도 향상이 가능하다는 입장이다. 누설 전류를 최소화할 수 있는 28나노 FD-SOI 공정의 eM램은 마이크로컴퓨터를 비롯한 IoT(사물인터넷), 인공지능(AI) 등 차별화되는 다양한 분야의 기기 개발이 가능하다고 덧붙였다. 전원이 꺼진 상태에서 저장된 데이터를 계속 유지해 대기전력을 소모하지 않으며, 데이터 기록 시 필요한 동작 전압도 낮아 전력 효율이 뛰어 나서다. 이 회사의 첫 eM램은 기흥공장에서 3월 6일 출고됐으며 올해 1Gb eM램 테스트칩 생산을 시작한다는 계획이다.

삼성전자 전체 매출에서 반도체는 83%(2018년 기준)를 차지하는 압도적이다. 파운드리 사업부와 이미지 센서, 시스템 LSI 등 시스템 LSI 사업부가 포함되는 이른바 비메모리 사업부의 매출은 17%에 불과하다. 파운드리 업계는 대만 TSMC가 점유율 절반을 차지하는 가운데, 업체 간 공정 미세화 다툼이 치열하다. 삼성전자 파운드리 사업부는 GF, UMC에 이은 세계 4위로 존재감이 떨어진다.

삼성전자 파운드리 사업부의 eM램 상용화는 비메모리 역량 강화의 일환이기도 하다. 올해 삼성전자는 물론 SK하이닉스도 메모리 버블 붕괴에 따른 매출이 전년 대비 20% 이상 하락될 것으로 전망돼 파운드리 사업을 포함한 비메모리 사업에 주력할 수밖에 없는 상황이다. 

지난 달 20일 시장조사업체 D램익스체인지에 따르면 상반기 중 공급 과잉으로 인해 D램 가격이 크게 하락할 것으로 예측됐다. 주요 애플리케이션 시장에서 D램 계약 가격은 이미 1월에 전월 대비 15% 이상 하락했다. 3월에도 D램 제품의 가격은 계속 하락할 것으로 전망된다. 이와중에 eM램 상용화는 고객 확대에 도움 될 수 있다. 삼성전자는 지난 2월 경기도 화성에 EUV 라인 건설에 착공했다. 60억 달러를 들여 2020년부터 본격 가동을 시작할 예정이다. 

반도체 업계는 읽기, 쓰기 속도는 빠르지만 휘발성인 D램과 비휘발성이지만 읽고 쓰기 속도가 느리고 수명이 짧은 낸드를 대체하는 '뉴 메모리'로 불리는 SCM(스토리지 클래스 메모리) 개발에 주력하고 있다. M램을 비롯한 P램(PRAM, 상전이 메모리), R램(RRAM, 저항변화메모리), Fe램(FeRAM, 강유전체 메모리)까지 다양한 유형이 후보로 거론되고 있다. 인텔과 마이크론이 협업하는 3D 크로스포인트(3D XPoint) 메모리는 P램의 일종이다. 

아무튼 모두 기존 D램과 낸드 대비 비트당 생산 비용이 높은 데다, 초고집적화가 요구돼 기존 메모리를 전면적으로 대체하는 파괴적 혁신이 아니라면 당분간 대중화를 기대하기 어렵다. 업계는 우선 틈새시장 찾기에 나서고 있다.


M램은 일부 작은 기억 용량의 내장 메모리로 사용하거나 S램을 대체하는 캐시 메모리로 거론된다. 삼성전자가 eM램 양산을 시작했지만 D램과 낸드의 본격적인 대체는 시기적으로 이르다. 

SK하이닉스는 2011년 도시바와 공동으로 이천연구센터에서 M램 개발을 시작했으나 상품화는 더딘 상황이다. 양사는 이미 고집적 4Gb M램을 학회에서 공개했지만 포스트 낸드 시대를 대비하는 장기적으로 기존 메모리 수준의 대용량 메모리 개발에 주력하고 있는 것으로 관측된다. SK하이닉스는 도시바 메모리 대주주이며, 나노 임프린트 리소그래피(NIL, Nano Imprint Lithography) 분야서도 입을 맞춰 향후 양사의 행보에 귀추가 주목된다.
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