대용량 낸드 플래시 개발은 4개 그룹에서 독점 

 

대용량 낸드 플래시 메모리의 개발과 생산은 현재 4개의 그룹이 독차지한 상황입니다. 구체적으로는 2개의 기업과 2개의 기업 연합(개발과 생산을 함께 진행)입니다. 한국의 삼성 전자와 SK 하이닉스가 독자적으로 개발과 생산을 하고, 도시바와 웨스턴 디지털의 연합, 인텔과 마이크론의 연합이 있습니다.

 

대용량 낸드 플래시 메모리의 개발과 양산은 거액의 투자를 필요로 합니다. 투자 위험을 줄이기 위해 서로 협력하는 전략은 반도체 메모리 업계에서 그리 드문 일이 아닙니다. 1990년대에는 NOR 플래시 메모리의 개발과 제조에 후지쯔와 AMD가 연합한 적이 있습니다. 또 도시바와 IBM이 DRAM의 공동 생산(생산을 맡은 자회사를 미국 버지니아에 설립)으로 제휴한 바 있습니다.

 

연합은 영원하지 않습니다. 연합을 새로 만드는 것 보다 이를 끝내는 것이 어렵습니다. 연합을 끝낼 때는 연합 회사의 한쪽이나 양쪽 모두에 문제가 생기는 경우가 적지 않습니다. 사업 이익의 급격한 악화는 협력 관계를 중단하는 주요 원인이기도 합니다.

 

 

반도체 업계 호황을 맞이했으나 파트너쉽을 중단

 

그런 가운데 인텔과 마이크론은 낸드 플래시 메모리의 파트너쉽을 조만간 중단할 것이라고 2018년 1월 8일에 발표했습니다. 낸드 플래시 메모리 시장에 절정을 맞이한 상황에서 나온 소식이니 꽤나 놀라운 것이죠. 또 앞으로도 낸드 플래시 메모리 시장이 꾸준히 성장할 것이라고 전망이 나와있기도 하고요.

 

 

파트너쉽을 중단한다고는 하지만 인텔과 마이크론이 공동 개발을 즉시 중단한다는 건 아닙니다. 두 회사는 현재 3세대 3D 낸드 플래시 기술을 공동으로 개발 중입니다. 이건 계속해서 진행하며 2019년에 마무리됩니다. 그리고 그때 비로소 기술 공동 개발 프로젝트(JDP : Joint Development Project)를 중단합니다. 4세대에 해당하는 3D 낸드 플래시 메모리 기술을 공동 개발하지 않고, 제각각의 전략에 맞춰 개발해 나갈 것입니다.

 

두 회사의 3세대 제품은 96층의 워드 라인 적층을 갖는 대용량 3D 낸드일 것으로 추정됩니다. 4세대에 대해서 인텔과 마이크론이 발표하진 않았으나, 대용량/고밀도를 더욱 추진할 경우 96층 이상의 적층(128층이라던가)이나, QLC 기술을 도입한 3D 낸드일 가능성이 높습니다.

 

 

비즈니스 모델의 차이를 무시할 수 없게 됨 

 

그러면 4세대 3D 낸드 플래시 기술에서 인텔과 마이크론이 독자 노선을 걷는 이유는 무엇일까요? DRAMeXchange와 아난드테크는 그 배경을 설명한 글을 올린 바 있습니다. 그 내용을 요약하면 비즈니스 모델의 차이가 더욱 커졌기 때문이라네요.

 

인텔은 자사의 기업용 SSD 사업을 확대하기 위해 낸드 플래시 메모리를 필요로 하고 있습니다. 엔터프라이즈 SSD를 위한 속도와 안정적인 낸드 플래시 메모리가 있어야 합니다. 일반 소비자용 낸드 플래시 메모리는 시야에 들어오지 않습니다. 반면 마이크론은 SSD 사업을 하긴 하지만 그보다는 낸드 플래시 메모리 공급이 더 신경을 씁니다. SSD 뿐만 아니라 다양한 용도의 낸드 플래시 메모리를 개발/판매해야 합니다. 최근에는 모바일 낸드 플래시 메모리에 주력하고 있습니다.

 

 

실리콘 면적을 59제곱mm로 줄이고 256Gbit를 달성한 3D 낸드 플래시 메모리가 모바일 제품군의 대표주자입니다.

 

직접 쓰기 위한 제품 개발을 기본으로 삼은 인텔, 다양한 고객을 위한 개발이 필요한 마이크론. 이런 차이는 생산 단계에서 조정할 수 없을 정도로 커졌습니다. 그럼 이렇게 다른 모습을 보이는 두 회사가 왜 공동 개발/생산을 했던 것일까요. 그 이유를 알기 위해선 두 회사의 합작 파트너쉽인 IM Flash Technology, LLC가 출범한 12년 전의 상황을 볼 필요가 있습니다.

 

 

평면형 낸드 플래시가 종말을 맞이하며 공동 개발도 어려워짐

 

2006년 1월에 설립된 생산 자회사인 IM Flash Technology, LLC는 인텔과 마이크론의 파트너쉽을 상징하는 기업이라고 할 수 있습니다. 이 회사의 처리 상황을 보면 인텔과 마이크론의 낸드 플래시 협력에 대한 태도가 미묘하게 바뀌었음을 알 수 있습니다. 조만간 두 회사가 낸드 플래시 공동 개발을 중단하는 건 이미 확정됐다고 할 수 있습니다. 구체적으로 말하면 두 회사가 낸드 플래시를 공동 개발하기로 했던 시대는 평면형 낸드 플래시를 개발하던 시절입니다. 3D 낸드로 기술을 이전함과 동시에 두 회사는 거리를 두기 시작했습니다.

 

그럼 두 회사가 어떤 길을 걸어왔는지를 돌이켜 봅시다. 마이크론이 낸드 플래시 메모리 사업에 진출한 건 2004년 7월의 일입니다. 그리고 인텔과 마이크론의 생산 자회사인 IMFT를 설립한 건 1년 반 후인 2006년 1월입니다. 당시엔 삼성전자, 도시바-샌디스크 연합이 낸드 플래시 메모리 시장을 거의 완전히 잡고 있었으며, 인텔과 마이크론은 모두 후발 주자였습니다. 게다가 마이크론은 플래시 메모리 사업 자체를 다룬 적이 없었습니다.

 

선두 주자를 잡기 위해 두 회사가 손을 잡고, 제조 기술 미세화를 빠르게 진행시켜 2010년에는 선두주자와 거의 동등한 낸드 플래시 기술을 갖게 됐습니다. 이듬해인 2011년에는 주요 그룹을 미세화로 따라잡을 정도의 진전을 보였습니다. 당시로선 최첨단인 20nm 공정으로 평면형 낸드 플래시 메모리를 개발한 것입니다.

 

 

낸드 플래시 메모리 합작이 3D XPoint 메모리 합작으로 변신 

 

그러나 2012년에 전환기가 찾아옵니다. 인텔이 낸드 플래시 메모리 사업에서 손을 때기 시작한 것입니다. IMFT의 주력 공장인 미국 매나사스 공장과 싱가포르 현지 법인을 인텔이 마이크론에게 양도합니다. 남아있는 합작 공장은 IMFT의 본사가있는 미국 유타의 리하이 분입니다.

 

2012년은 인텔과 마이크론이 차세대 비휘발성 메모리인 3D XPoint의 공동 개발을 비밀리에 시작한 시기이기도 합니다. 그리고 2018년 1월 현재 리하이 공장은 3D XPoint 전용 공장이 됐습니다. 이제 IMFT는 IM3XT (Intel Micron 3D XPoint Technologies)라고 부르는 게 맞을지도 모릅니다.

 

 

3D 낸드 플래시 생산 공장이 합작 회사에 존재하지 않음

2012년에 낸드 플래시 메모리 업계는 심각한 위기를 맞이합니다. 평면형 낸드 플래시 기술의 미세화가 한계를 맞이했기 때문입니다. 그 결과 3D 낸드 기술로 전환을 심각하게 논의하게 됩니다. 이게 실패하면 낸드 플래시 메모리의 용량 확대가 멈출 가능성이 컸지요. 인텔과 마이크론이 공동 개발하는 평면형 낸드 플래시도 20nm 세대에서 미세화가 멈춥니다. 

 

3D 낸드 기술 개발에서 앞서나간 곳은 삼성전자입니다. 2013년 8월에는 플래시 메모리 업계 이벤트 Flash Memory Summit(FMS)에서 3D 낸드 플래시의 상용화를 발표했습니다. 반면 인텔과 마이크론은 부진했습니다. 두 회사가 3D 낸드 플래시 기술의 개발을 발표한 건 2015년 3월입니다.

 

 

사실 이 시기에 두 회사의 낸드 플래시 메모리 사업에는 중요한 변화가 일어났습니다. 그건 3D 낸드 플래시 메모리의 생산 공장이 합작 회사인 IMFT의 공장이 아니라는 겁니다. 3D 낸드 플래시를 생산할 공장이라고 발표된 건 마이크론의 싱가포르 공장(Fab 10)이었습니다. 이때 이미 2세대 3D 낸드 플래시의 생산도 싱가포르 공장에서 진행될 예정이라 발표됐습니다. 

 

2015년 10월에 인텔은 중국 대련에 있는 칩셋 반도체 공장(Fab68)에서 3D 낸드 플래시를 생산한다고 밝혔습니다. 반도체 제조 장치를 대폭 바꾸는 대규모 설비 투자를 진행해 3D 낸드 플래시 전용 공장을 만드는 것이죠. 즉 평면형 낸드 플래시 메모리 시절과는 달리, 3D 낸드 플래시 생산에선 두 회사의 분업이 확립되어 갔다는 소리입니다. 이것은 3D 낸드 플래시의 생산 단계에서 두 회사의 실리콘 다이가 서로 다르다는 이야기입니다. 

 

IMFT의 리하이 공장이 3D 낸드 플래시 메모리를 설정하진 않습니다. 평면형 낸드 플래시 생산을 축소하고 생산 품목을 3D XPoint 메모리로 전환한다는 사실만 확인됐습니다. IMFT의 리하이 공장에서는 새로운 건물인 B60을 건설해 3D XPoint 메모리의 생산을 강화하고 있습니다.

 

이렇게 과거를 돌이켜보면 3D 낸드 기술의 시작이 낸드 플래시 파트너쉽의 종말을 의미했음을 알 수 있습니다. 공동 생산이 이루어지지 않으니 공동 개발도 중단되는 건 시간 문제라고 할 수 있습니다. 

 

공동 개발을 시작했던 2000년대 후반과 지금은 크게 달라진 점이 있습니다. 낸드 플래시 메모리의 시장 규모가 넓어진 것입니다. 시장 조사 기관인 DRAMeXchange가 발표한 데이터를 보면 2016년에 낸드 플래시 시장 규모는 약 390억 달러입니다. 2009년에는 120억 달러였지요. 7년만에 3배 이상 급성장을 이루었습니다. 게다가 앞으로 시장 규모가 더 커질 가능성이높습니다. 위험 분산은 이유로 들어 파트너쉽을 맺을 의미가 희미해졌습니다.

 

3D 낸드 플래시의 기술 개말은 매우 어려운 일이지만, 그럼에도 불구하고 두 회사가 갈라설 이유는 충분히 있었던 것입니다.