[날개 단 반도체]20나노에서 10나노로, 2D에서 3D로…해외업체와 '절대격차'

세계 메모리반도체 시장의 절반 이상을 점유하고 있는 삼성전자와 SK하이닉스는 초격차 기술 경쟁을 벌이고 있다. 미세공정 도입 및 첨단 패키징 기술 개발 등을 통해 기술적 우위를 선점, 시장 주도권을 유지하기 위해서다.

삼성전자는 미세공정에서 독보적인 기술 우위를 점하고 있다. 21일 세계 최초로 ‘20나노 8Gb DDR4 서버 D램’ 양산에 성공하면서 PC·모바일·서버용까지 20나노 D램 풀라인업을 구축했다.

지난 8월에는 ‘3차원 V낸드’ 이어 ‘3차원 D램’ 시대를 열었다. 세계 최초로 3차원 TSV(실리콘관통전극) 적층 기술을 적용한 64GB 차세대 DDR4 서버용 D램 모듈을 양산하기 시작한 것. TSV는 기존 금선을 이용한 패키징 방식에 비해 속도와 소비전력을 크게 개선할 수 있다.

낸드플래시의 경우 차세대 메모리반도체인, 셀을 수직으로 쌓은 3차원 V낸드를 지난해부터 세계에서 유일하게 생산 중이다. 업계에 따르면 메모리반도체 시장에서 삼성전자와 경쟁사 간 기술 격차는 약 2년에 달한다.

최근에는 급성장하고 있는 웨어러블 기기 시장 대응을 위해 모바일 애플리케이션 프로세서(AP)와 모바일 D램, 낸드플래시를 하나의 패키지에 묶은 ‘ePOP’ 웨어러블반도체 양산을 시작했다.

SK하이닉스도 25나노 D램 양산 비중을 70% 수준으로 확대하는 등 D램 경쟁력을 강화하고 있다. SK하이닉스는 지난해 12월과 올해 4월에 업계 최초로 TSV 기술 기반 초고속 메모리 HBM과 128GB 서버용 모듈을 개발해 고객과 상품화를 진행 중이다. 또한 지난달에는 업계 최초로 차세대 ‘와이드 IO2 모바일 D램’을 개발했다.

동시에 시장 변동에 탄력적으로 대응하기 위해 솔리드스테이트드라이브(SSD)사업에도 힘을 쏟고 있다. SK하이닉스는 당초 계획보다 앞당겨 지난 6월부터 기업용 SSD 양산체제에 돌입, 연말까지 전체 낸드플래시 매출에서 SSD 매출 비중을 10% 이상으로 끌어올릴 계획이다. 최근에는 세계 최초로 20나노급 4Gb DDR4를 기반으로 NVDIMM(비휘발성 메모리 모듈) 기준 최대 용량인 16GB 제품을 개발했다.

국내 업체가 상대적으로 약세를 보이고 있는 시스템반도체에서 분야에서도 미세공정 경쟁이 치열하다. 세계 반도체 위탁생산업체(파운드리)인 대만 TSMC와 삼성전자, 인텔은 시장 주도권 확보를 위한 미세공정 개발이 한창이다.

특히 삼성전자와 TSMC의 미세공정 주도권 다툼이 본격화됐다. 삼성전자는 올해 연말 14나노 핀펫 공정 양산을 통해 시스템반도체 경쟁력을 강화할 계획이다. 이에 TSMC도 당초 예상보다 빠른 내년 2~3분기 16나노 핀펫 공정 양산을 시작한다. 인텔은 올 하반기 삼성전자와 동급 공정을 적용한 제품을 내놓을 예정이다.