삼성전자가 또 다시 세계 최초로 메모리 반도체 초미세공정의 한계를 극복하는 '혁신 기술'로 10나노급(㎚·10억분의 1m) 2세대(1y나노) D램 시대를 열었다.

지난해 2월 세계 최초로 '10나노급 1세대(18나노급)' D램 양산에 돌입한 지 21개월 만이다.

혁신 D램 기술로 글로벌 반도체 시장 점유율 1위의 지위를 공고한 삼성전자는 앞으로도 초격차 기술로 경쟁사와 격차를 최대한 벌린다는 계획이다.

삼성전자는 지난 11월부터 세계 최소 칩 크기의 10나노급 '8Gb(기가비트) DDR4(더블 데이터 레이트 4) D램'을 양산하고 있다고 20일 밝혔다.

지난해 2월 삼성전자는 1x나노(10나노급 1세대) 8Gb D램을 양산하며 '10나노급 D램 시대'를 연 바 있다. 21개월 만에 또 다시 미세공정 한계를 극복한 셈이다.

이번 2세대 10나노급 D램에는 혁신 기술이 대거 적용됐다. ▲초고속·초절전·초소형회로 설계 ▲초고감도 셀 데이터 센싱 시스템 설계 ▲2세대 에어 갭(Air Gap) 공정 등이다.

초고속·초절전·초소형 회로 설계로 기존 1세대 10나노급 D램 대비 속도는 10% 이상 향상됐고 소비 전력량은 15% 이상 절감됐다. 초고감도 셀 데이터 센싱 시스템 설계 기술로 셀에 저장된 데이터를 더욱 정밀하게 확인해 셀 데이터 읽기 특성을 2배 이상 높였다.

2세대 에어 갭 공정은 전류가 흐르는 비트라인 주변의 미세 영역을 특정 물질 대신 절연효과가 큰 공기로 채워 불필요한 전하량을 최소화했다. 이에 따라 초고감도 셀 개발이 가능해 셀 배열의 집적도가 높아졌고 칩 사이즈도 줄일 수 있었다.

삼성전자는 이러한 첨단 혁신 공정 기술을 바탕으로 서버용 DDR5, 모바일용 LPDDR5, 슈퍼컴퓨터용 HBM3, 초고속 그래픽용 GDDR6 등 차세대 프리미엄 D램 양산 기반을 업계 최초로 확보했다. 컴퓨터부터 스마트폰, 인공지능에까지 다양한 영역에서 10나노 2세대 기술을 적용될 것으로 예상된다.

불가능의 영역으로 여겨졌던 10나노급 D램 양산에 잇따라 성공하면서 삼성전자는 경쟁사들과의 기술격차를 더 벌린 것으로 보인다.

삼성전자의 경쟁사인 SK하이닉스, 마이크론 등은 아직 10나노급 D램의 대량 양산에 어려움을 겪고 있다. SK하이닉스의 경우 10나노급 D램 제품 개발 및 양산에는 성공했지만 양산 확대와 수율 확보가 여의치 않은 상황으로 알려졌다.

삼성전자는 여기에 그치지 않고 경쟁사와 격차를 최대한 벌리겠다는 전략이다.

삼성전자는 1y나노 D램 모듈의 CPU(중앙처리장치)업체의 평가를 마치고, 글로벌 주요 고객과 차세대 시스템 개발관련 기술 협력을 추진하고 있다. 또 용량과 성능을 동시에 높인 10나노급 D램 라인업으로 서버와 모바일, 그래픽 시장 등 프리미엄 메모리 시장을 지속 선점해 나갈 계획이다.

진교영 삼성전자 메모리사업부 사장은 "발상을 전환한 혁신적 기술 개발로 반도체의 미세화 기술 한계를 돌파했다"면서 "향후 1y나노 D램의 생산 확대를 통해 프리미엄 D램 시장을 10나노급으로 전면 전환하고 초격차 경쟁력을 더욱 강화할 것"이라고 말했다.