SK하이닉스, 세계 최초 10나노급 6세대 D램 개발 "D램 리더십 지킨다"

▲10나노급 6세대 1c 미세공정을 적용한 16Gb(기가비트) DDR5 D램 (SK하이닉스)

SK하이닉스가 이번에 개발한 10나노급 6세대 1c 미세공정을 적용한 16Gb(기가비트) DDR5 D램은 세계 최초로 기록된다. 1c란 이전 세대인 1a와 1b에 비해 더 미세한 공정을 의미한다. 더 작은 트랜지스터에서 더 높은 성능과 낮은 전력을 지원한다.

D램은 속도와 용량 측면에서 지속적으로 발전하고 있다. 2020년에 출시된 DDR5는 데이터 전송 속도 3200~6400Mbps, 동작 전압 1.1c, 지원용량 8~32기가바이트(GB)의 특징을 갖는다.

D램은 나노미터(nm) 단위로 반도체 칩 회로 선폭을 줄이는 미세공정으로 생산성 경쟁이 이어지고 있다. 미세공정으로 반도체 크기가 줄어들면 한 웨이퍼에서 더 많은 반도체를 생산할 수 있다. 한 다이(Die)에 더 많은 데이터를 저장할 수 있는 공간인 셀(Cell)을 얼마나 넣느냐가 기술력인 셈이다.

D램 최신 공정은 10nm급으로 1x(1세대)-1y(2세대)-1z(3세대)-1a(4세대)를 거쳐 현재 1b(5세대)까지 개발 후 양산 중이다. 이번에 SK하이닉스는 이 다음 단계인 6세대 1c 공정을 적용한 DDR5를 개발했다는 것이다.

SK하이닉스는 1b D램의 플랫폼을 확장하는 방식으로 1c를 개발했다. 이를 통해 공정 고도화 과정에서 발생할 수 있는 시행착오를 줄였다. 또한, 업계 최고 성능 D램으로 인정받는 SK하이닉스 1b의 강점을 가장 효율적으로 1c로 옮겨올 수 있다고 회사는 평가했다.

1a는 미국의 메모리 업체 마이크론이 먼저 개발에 성공했다. 이후 EUV(극자외선)을 적용한 1a는 SK하이닉스가 빨랐다. 이후 1b는 삼성전자가 먼저 개발을 이뤄냈으나, 1c에서는 SK하이닉스가 한 발 앞섰다.

EUV는 짧은 파장의 자외선으로 반도체 웨이퍼에 회로 패턴을 만드는 기술이다. 미세한 반도체를 만드는 과정에서 중요한 공정이다.

SK하이닉스는 EUV 특정 공정에 신소재를 개발 적용하고, 전체 공정 중 EUV 적용 공정 최적화를 통해 원가 경쟁력을 확보했다. 설계 기술 혁신도 병행해 이전 세대인 1b 대비 생산성을 30% 이상 향상 시켰다.

고성능 데이터센터에 주로 활용될 1c DDR5의 동작속도는 8Gbps(초당 8기가비트)로 이전 세대 대비 11% 빨라졌다. 전력효율은 9% 이상 개선됐다. 인공지능(AI) 시대가 본격화되면서 데이터센터의 전력 소비량이 늘어나는 가운데, 클라우드 서비스를 운영하는 글로벌 고객들이 SK하이닉스 1c D램을 데이터센터에 적용하면 전력에 드는 비용을 이전보다 최대 30%까지 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

SK하이닉스에서 D램 개발을 담당한 김종환 부사장(DRAM 개발담당)은 “최고의 성능과 원가 경쟁력을 동시에 충족시킨 1c 기술을 차세대 HBM, LPDDR6, GDDR7 등 최첨단 D램 주력 제품군에 적용하며 고객에게 차별화된 가치를 제공할 것“이라며 “앞으로도 당사는 D램 시장 리더십을 지키면서 고객으로부터 가장 신뢰받는 AI 메모리 솔루션 기업의 위상을 공고히 하겠다”고 말했다.