최근 솔리드 스테이트 디스크(Solid Sate Disk, 이하 SSD)가 개인용 컴퓨터와 서버용 컴퓨터의 저장장치로 주목을 받고 있어, 고용량 SSD 수요의 증가로 향후 3D 낸드 플래시 수요가 급증할 것으로 전망된다.
SSD는 전원이 꺼져도 데이터가 저장되는 낸드 플래시 메모리 기반의 저장장치로, 빅데이터, 클라우드 서비스의 필수조건인 빠른 데이터 처리속도와 저전력, 저소음 등의 장점이 있어 기존 하드디스크(HDD)를 빠르게 대체해 나아가고 있다.
특히 3D 낸드 플래시는 기존 평면으로만 만들던 메모리 반도체를 입체(3D)로 쌓아 고용량, 고효율화를 꾀한 제품을 의미한다. 기존에는 셀을 평면으로 나열했는데, 이 경우 전자가 서로 간섭하면서 효율이 떨어졌다. 하지만 적층 구조로 메모리 반도체를 쌓게 되면 전자의 간섭을 최소화해 더 높은 용량과 효율의 설계가 가능하다.
인텔-마이크론, 삼성전자 맹추격 중
이러한 이유로 삼성전자, SK하이닉스, 도시바, 인텔-마이크론 등이 3D 낸드 플래시 개발에 집중하고 있다. 전 세계적으로 3D 낸드 플래시에서 앞서고 있는 곳은 바로 삼성전자다. 삼성전자는 SSD를 만들 때 가격경쟁력을 확보할 수 있는 핵심요소인 3D 낸드 기술에서 세계 1위를 달리고 있다. 특히 2014년에는 세계 최초로 3D V낸드 플래시 양산에 성공하기도 했다. 2016년 5월 31일에는 3세대(48단) 3D 낸드 기술을 활용해 크기가 100원짜리 동전보다 작고 무게는 1 g에 불과한 512 GB의 BGA NVMe SSD를 세계 최초로 공개했다.
BGA(Ball Grid Array) SSD란 PCB 기판 위에 낸드, D램, 컨트롤러가 탑재되는 일반 SSD와 달리 PCB 기판 없이 하나의 패키지에 낸드, D램, 컨트롤러를 탑재한 초소형 SSD를 의미한다. NVMe(Non-Volatile Memory express)는 PCIe 인터페이스 기반의 SSD를 탑재한 서버, PC의 성능과 설계 유연성을 높일 수 있도록 만든 프로토콜로 초고속, 고용량의 데이터 처리에 적합하다.
삼성전자를 제외한 기업들은 올 하반기부터 본격적으로 3D 낸드 플래시를 양산할 것으로 알려지고 있는데, 이는 SSD 확산에 따라 수요가 더욱 증가할 것이라는 전망에 따른 것이다.
도시바의 경우 최근 약 4조 원을 투자해 3D 낸드 플래시를 개발한다고 발표했으며, 인텔과 마이크론 역시 각각 중국 다롄 공장과 싱가포르에서 3D 낸드 플래시 개발 및 생산을 추진 중에 있다. 지난 4월 시장조사기관인 D램익스체인지는 올해 인텔과 마이크론이 1분기에 싱가포르 공장에서 3D 낸드 양산을 시작했으며, 웨이퍼 기준으로 월평균 3,000장에 불과하지만 연내 4만 장으로 급등할 것이며, 중국 다롄 공장이 본격화될 경우 삼성전자의 3D 낸드 생산능력을 추월할 수도 있다고 발표했다.
삼성전자에 이어 세계 두 번째로 36단 3D 낸드를 양산하기 시작한 SK하이닉스는 청주 M12 공장을 중심으로 3세대(48단) 낸드 플래시 생산 비중을
10 %까지 끌어올리고 2세대(36단)의 비중도 확대할 계획이다. 이를 위해 올해 2~3분기에 6조 원 이상의 팹(Fab) 관련 시설투자비를 3D 낸드 플래시에 집중할 계획이다.
업계에 따르면, 36단 3D 낸드 플래시의 경우 수익성이 낮지만, 48단부터는 고부가가치 상품에 속해 원가절감 및 안정적인 수익률 확보가 가능해져 모바일 등 다양한 분야에 적용도 가능해질 전망이다.
한편 샌디스크를 인수한 웨스턴 디지털(Western Digital)은 SSD 사업의 본격화를 추진하고 있다. 샌디스크는 최근 최대 480 GB의 2.5인치 SSD인 ‘Z410 SSD’를 출시, 향후 HDD를 대체할 SSD 시장을 공략해 나아가고 있다. 이에 대해 샌디스크 SSD부문 제품 마케팅 총괄을 맡고 있는 수하스 나약(Suhas Nayak)은 “PC 출하량은 감소하고 있는 추세임에 반해, HDD가 SSD로 교체되는 추세는 지속적으로 증가하고 있다”며 “SSD 출하량은 2014년 1,300만여 개에서 2016년 2,000만여 개로 증가하며, 용량 역시 매년 50 % 이상 증가할 것”이라고 말했다.




엔터프라이즈용 SSD 비중 증가
현재 낸드 시장은 약 300억 달러 수준으로, 이는 TCO(Total Cost of Ownership, 총 소유 비용, PC 한 대당 투입되는 전체 비용) 관점에서도 접근 가능한 수준까지 도달한 것으로 파악되고 있다. 이에 대해 NH투자증권의 이세철 연구원은 “SSD는 낸드 가격과 원가가 연평균 30 %씩 하락하고 있어 이론상 3년 후에는 HDD 가격에 근접할 전망이며, 계산상으로 3년 후부터는 HDD보다 낮은 가격을 형성할 것”이라고 말했다.
특히 이세철 연구원은 “최근 스토리지 서버 업체인 EMC가 SSD를 전면 채용하기 시작하면서 엔터프라이즈(서버, 스토리지) 부분에서 SSD 수요가 확대될 것”이라고 전망했다. 또한 2016년 전 세계 SSD 수요는 1 GB 기준으로 402억 개로 전망되고 있으며, 이 중 엔터프라이즈용 SSD는 2014년 17 %에서 2016년 31 %로 확대되면서 약 123억 개에 달할 것으로 전망했다. 성장률 역시 SSD 응용처 중에서도 가장 높은 138 %의 성장을 예상했다.