키옥시아-샌디스크, 1,000단 적층 한계 돌파할 차세대 3D 낸드 구조 공개

상세 분석

낸드 플래시의 물리적 한계를 넘는 1,000단 프로젝트

키옥시아(Kioxia)와 샌디스크(SanDisk)가 낸드 플래시 메모리 적층의 상징적 한계선으로 여겨지던 1,000단(Layer)을 돌파하기 위한 새로운 3D 구조를 공개합니다. 현재 업계는 300단 전후의 양산 기술을 보유하고 있으나, 층수가 높아짐에 따라 데이터 통로인 채널 홀(Channel Hole)을 수직으로 일정하게 뚫는 고종횡비(HAR, High Aspect Ratio) 식각 기술이 한계에 직면해 있습니다. 층을 무한정 쌓을 경우 칩의 전체 높이가 높아져 물리적 안정성이 떨어지고, 적층 간 전기적 간섭 현상이 심화되는 등 심각한 공정 병목 현상이 발생하고 있습니다.

양사는 이를 해결하기 위한 혁신적인 아키텍처를 통해 차세대 저장 장치의 이정표를 제시할 예정입니다.

핵심 기술: 웨이퍼 본딩과 HAR 식각의 혁신

이번에 공개될 아키텍처의 핵심은 단순히 층을 쌓는 방식을 넘어, 회로부와 셀 부를 별도의 웨이퍼에서 제작한 뒤 결합하는 ‘웨이퍼-투-웨이퍼(Wafer-to-Wafer)’ 본딩 기술의 고도화에 있습니다. 이를 통해 칩의 높이는 억제하면서도 데이터 저장 용량은 기하급수적으로 늘릴 수 있는 기반을 마련했습니다. 또한, 수직 통로를 더욱 정밀하게 뚫을 수 있는 신소재와 식각 장비 최적화 기술을 도입하여, 기존 낸드 공정에서 발생하던 데이터 누설과 간섭 문제를 획기적으로 개선했습니다.

이는 대규모 데이터 처리가 필수적인 AI 데이터 센터 및 엔터프라이즈 서버 시장에서 페타바이트(PB)급 고밀도 스토리지 구현을 가능하게 하는 핵심 동력이 될 것입니다.

글로벌 낸드 시장의 재편 가능성

삼성전자가 2030년까지 수천 단 적층 로드맵을 제시하고 SK하이닉스가 321단 낸드 제품을 선보이며 시장을 주도하는 가운데, 키옥시아와 샌디스크의 이번 발표는 글로벌 낸드 경쟁 구도에 상당한 파급력을 미칠 것으로 보입니다. 특히 일본과 미국의 대표적인 기술 협력이 다시 한번 결실을 맺으며 한국 기업들이 독점하고 있는 초고적층 낸드 시장에 강력한 도전장을 내밀었다는 평가입니다. 만약 1,000단 아키텍처의 상용화가 계획대로 진행된다면, 하드디스크(HDD)의 완전한 대체를 넘어 모든 산업 인프라의 저장 장치 비용을 획기적으로 낮추는 기술적 변곡점이 될 전망입니다.

시사점

1,000단 낸드는 단순한 숫자의 기록이 아닌, 반도체 물리학과의 싸움입니다. 키옥시아와 샌디스크가 제시한 하이브리드 본딩과 HAR 식각 혁신은 낸드 공정의 패러다임을 ‘단일 적층’에서 ‘지능형 결합’으로 전환하는 계기가 될 것이며, 이는 삼성전자의 초격차 전략에 실질적인 위협이 될 것입니다.