SK하이닉스의 클린룸 내부./SK하이닉스 제공

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SK하이닉스가 낸드플래시의 기본 저장단위인 셀(Cell) 하나에 6비트의 정보를 담을 수 있는 헥사레벨셀(HLC) 기술 개발에 속도를 내고 있다. 인공지능(AI) 데이터센터 시장이 성장하면서 고용량·고성능 낸드 수요가 급증하고 있는 가운데 SK하이닉스가 HLC 개발과 양산을 순조롭게 이어갈 경우 급성장하고 있는 중국 YMTC뿐 아니라 경쟁사인 삼성전자, 마이크론과의 경쟁에서도 앞서나갈 것으로 보인다.

6일 업계에 따르면 전일 조직개편을 통해 SK하이닉스는 차세대 낸드 기술 개발 인력을 재정비하고 HLC 기술을 비롯한 기업용 솔리드스테이트드라이브(eSSD)에 들어가는 낸드 기술 고도화에 포커스를 맞추기로 했다. 해당 연구개발(R&D) 조직은 특히 생성형 AI에 특화한 초고용량 저장공간 설계를 목적으로 차세대 낸드 개발을 통해 SSD의 집적도와 안정성읖 높이는 데 주력한다는 방침이다.

낸드플래시는 한 개의 셀에 몇 개의 정보(비트 단위)를 저장하느냐에 따라 싱글레벨셀(SLC·1개), 멀티레벨셀(MLC·2개), 트리플레벨셀(TLC·3개), 쿼드레벨셀(QLC·4개) 등으로 규격이 나뉜다. AI와 데이터센터용 메모리 수요가 늘면서 시장의 관심은 현재 주류인 TLC에서 QLC로 옮겨가고 있으며 현재 QLC 낸드를 생산하는 기업은 SK하이닉스와 자회사인 솔리다임, 삼성전자, 마이크론뿐이다. 중국 YMTC의 경우 아직 TLC 기술에 머물러 있다. 하나의 셀에 담는 정보가 많아질수록 더 작은 칩에 고용량 구현이 가능하다는 장점이 있지만, 칩의 내구성과 안정성 유지가 어렵기 때문에 난도가 높다.

SK하이닉스의 경우 하나의 셀에 5비트를 담는 펜타레벨셀(PLC)를 건너뛰고 6비트를 담는 HLC 기술에 집중하고 있는 것으로 알려졌다. 당초 PLC 기술을 개발했던 SK하이닉스는 5비트부터 낸드의 성능과 신뢰성 유지가 어려워지면서 한계에 맞닥뜨렸지만, 멀티사이트셀(MSC)이라는 신기술을 확보하면서 돌파구를 마련했다.

MSC는 하나의 셀 안에 전자가 저장되는 공간(Site)을 구조적으로 증가시켜 더 많은 정보(비트)를 담는 기술을 말한다. 쉽게 말하면 하나의 셀을 3비트짜리 두 개의 공간으로 분할해 총 6개의 비트를 사용하는 방법을 개발한 것이다. SK하이닉스에 관계자는 “낸드의 경우 전자 개수에 따라 0, 1 등의 상태를 구분하는데 PLC 이후로는 오류가 너무 쉽게 발생해 새로운 방식이 필요했다”고 설명했다.

SK하이닉스에 따르면 현재 R&D 과정에서 MSC로 HLC를 생산할 경우 기존의 QLC와 대비해 전자수 구분 능력이 2배 증가한 것으로 나타났다. 용량은 대폭 끌어올리는 한편 TLC 수준의 속도를 확보했다는 것이다. SK하이닉스에 정통한 관계자는 “현재 경쟁사 대비 HLC 기술 개발이 상당히 앞서 있으며 의미 있는 수준의 상품성을 확보해 나가고 있는 것으로 보인다”며 “내년에 더 구체적인 진전을 이뤄 공표할 것”이라고 설명했다.

한편 SK하이닉스는 전통적으로 삼성전자에 비해 기술력이 취약하다는 낸드 분야에서도 올해 들어 QLC 고용량 eSSD로 견조한 실적을 기록하고 있다. SK하이닉스와 솔리다임은 QLC 기반의 60테라바이트(TB) 이상 eSSD 제품을 데이터센터 기업에 공급하고 있다. 저장공간 확대에 유리한 QLC 기술을 기반으로 60TB 이상의 고용량 제품을 업계에서 처음으로 공급하며 시장 점유율을 확대했다. 증권가에서는 SK하이닉스의 eSSD 매출 규모가 올해 1분기 1조원대에서 4분기 3조원대로 급성장할 것으로 전망하고 있다.

황민규 기자(durchman@chosunbiz.com)

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