1세대 10나노급 EUV D램 양산… 업계 유일 양산 내년 4세대 전면 적용 이어 5~6세대 확대 적용3세대 대비 생산성 '2배' 향상… "가격 경쟁력 잡았다"마이크론-SK하이닉스, 내년 이후에나 EUV 적용 전망
  • 삼성전자 DS부문 화성사업장ⓒ삼성전자
    ▲ 삼성전자 DS부문 화성사업장ⓒ삼성전자
    삼성전자가 D램에 EUV(극자외선노광장치) 공정을 적용하며 글로벌 메모리 업체에서는 유일하게 양산 체제를 구축했다. 

    특히 내년에는 EUV 공정을 적용한 4세대 10나노급(1a) D램(DDR5, LPDDR5)을 양산해 경쟁사들과 격차를 더욱 벌리기 위한 '초격차' 전략에 나선다는 전략이다.  

    삼성전자는 EUV 공정을 적용해 생산한 1세대(1x) 10나노급(1나노 : 10억분의 1미터) DDR4(Double Data Rate 4) D램 모듈 100만개 이상을 공급해 글로벌 고객의 평가를 완료했다고 25일 밝혔다.

    이로써 삼성전자는 메모리 업계 최초로 차세대 D램 제품부터 'EUV 공정'을 전면 적용해 반도체 미세공정의 한계를 돌파할 채비를 갖추고 D램의 새로운 패러다임을 제시했다.

    EUV는 반도체 제조의 핵심 공정인 노광(빛을 쏴서 회로를 인쇄)에 사용되는데, 10나노 미만의 극미세 공정을 구현한다.  EUV 노광 기술을 적용하면 회로를 새기는 작업을 반복하는 멀티 패터닝(Multi-Patterning) 공정을 줄이면서 패터닝 정확도를 높이게 돼 성능과 수율을 향상시키고 제품 개발 기간을 단축할 수 있는 장점이 있다.

    EUV를 통한 초미세화 공정은 파운드리 등 비메모리 반도체에 집중돼 왔다. 이유는 메모리 반도체의 경우 기술적으로 셀 공간이 줄어들면서 발생하는 간섭현상으로 미세화가 어렵웠다. 비메모리와 달리 D램이 아직까지 10나노 중후반대에 머물고 있는 것도 이 때문이다. 

    10나노대 D램은 공정에 따라 1세대(1x나노), 2세대(1y나노), 3세대(1z나노)로 나뉜다. 1x나노는 10나노대 후반(18~19나노), 1z나노는 10나노대 중반(14~16나노) 공정으로 분류된다.

    반도체는 공정이 미세할수록 전력 소모가 줄고, 생산성이 향상된다. 앞서 지난해 하반기 본격 양산을 시작한 '3세대 10나노급(1z)'의 경우 2세대 10나노급(1y) 대비 생산성을 20% 이상 향상시켰고, 속도 증가로 전력효율 역시 개선됐다.  

    이에 더해 삼성전자는 이번 EUV 공정을 적용, 내년 '4세대 10나노급(1a)' 양산을 예고하고 있다.

    삼성전자는 현재 EUV 공정으로 14나노 초반대 '4세대 10나노급(1a) D램 양산 기술'을 개발하고 있으며, 향후 차세대 제품의 품질과 수율도 기존 공정 제품 이상으로 향상시킬 예정이다.

    EUV를 이용해 만든 4세대 10나노급(1a) D램은 1세대 10나노급(1x) D램보다도 12인치 웨이퍼당 생산성을 2배 높여 사업 경쟁력을 더욱 강화할 수 있게 됐다. 

    삼성전자는 내년에 성능과 용량을 더욱 높인 4세대 10나노급(1a) D램(DDR5, LPDDR5)을 양산하고 5세대, 6세대 D램도 선행 개발해 프리미엄 메모리 시장에서의 기술 리더십을 더욱 강화해 나간다는 전략이다.

    이에 따라 향후 삼성전자는 경쟁사 대비 가격 경쟁력 및 성능이 크게 향상된 제품을 통해 시장 우위를 점할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 

    현재 삼성전자는 글로벌 메모리 반도체 시장에서 경쟁사들과 큰 격차를 벌리며 1위를 고수하고 있다.

    시장조사업체 D램 익스체인지에 따르면 지난해 4분기 기준 글로벌 D램 시장에서 삼성전자 점유율은 43.5%를 기록했다. 뒤를 이어 SK하이닉스와 마이크론이 각각 29.2%, 22.3%의 점유율을 기록해 시장 2위와 3위를 형성하고 있다. 

    그러나 마이크론과 SK하이닉스의 경우 D램 생산에 EUV 공정을 본격적으로 적용하지 않고 있는 상황이다. 이들 업체들의 경우 이제 막 3세대 D램 생산에 나선데다 내년 이후에나 EUV 공정 도입이 가능할 것으로 판단되는 만큼 삼성전자와의 격차는 더욱 벌어질 수 있다는 게 업계 시각이다.

    삼성전자는 내년부터 DDR5/LPDDR5 D램 시장의 본격 확대에 맞춰 글로벌 IT 고객과 기술협력을 강화하고 업체간 다양한 표준화 활동을 추진해, 차세대 시스템에서 신제품 탑재 비중을 지속적으로 높여 나갈 방침이다.

    삼성전자 메모리사업부 DRAM개발실 이정배 부사장은 "업계 최초로 EUV 공정을 D램 양산에 적용해 글로벌 고객들에게 더욱 차별화된 솔루션을 한발 앞서 제공할 수 있게 됐다"며 "내년에도 혁신적인 메모리 기술로 차세대 제품을 선행 개발해 글로벌 IT 시장이 지속적으로 성장하는데 기여할 것"이라고 말했다.

    ◆삼성전자 최첨단 D램 상용화 연혁

    -2009.07월 40나노급 2Gb DDR3 양산
    -2010.02월 40나노급 4Gb DDR3 양산 
    -2010.07월 30나노급 2Gb DDR3 양산
    -2011.09월 20나노급(2x) 2Gb DDR3 양산
    -2012.11월 20나노급(2y) 4Gb DDR3 양산
    -2013.11월 20나노급(2y) 6Gb LPDDR3 양산
    (※ 2014.02월 20나노급(2y) 8Gb LPDDR4 양산)
    -2014.02월 20나노(2z) 4Gb DDR3 양산
    -2014.10월 20나노(2z) 8Gb DDR4 양산
    -2014.12월 20나노(2z) 8Gb LPDDR4 양산
    -2014.12월 20나노(2z) 8Gb GDDR5 양산 
    -2015.08월 20나노(2z) 12Gb LPDDR4 양산
    -2016.02월 1세대 10나노급(1x) 8Gb DDR4 양산 
    -2016.09월 1세대 10나노급(1x) 16Gb LPDDR4/4X 양산
    -2017.11월 2세대 10나노급(1y) 8Gb DDR4 양산
    • 2019.03월 3세대 10나노급(1z) 8Gb DDR4 개발
    • 2019.06월 2세대 10나노급(1y) 12Gb LPDDR5 양산
    • 2019.09월 3세대 10나노급(1z) 8Gb DDR4 양산
    • 2020.03월 4세대 10나노급(1a) D램(EUV) 개발
    • 2021년    4세대 10나노급(1a) 16Gb DDR5/LPDDR5(EUV) 양산 예정