SK하이닉스가 321단 2Tb(테라비트) QLC(Quadruple Level Cell) 낸드플래시를 개발하고 본격 양산에 돌입했다고 25일 밝혔다.

이번 제품은 세계 최초로 300단 이상 낸드를 QLC 방식으로 구현한 사례로, 현존 낸드 제품 가운데 가장 높은 집적도를 기록했다.

SK하이닉스는 글로벌 고객사 인증을 거쳐 내년 상반기부터 AI 데이터센터 시장을 중심으로 공급을 확대할 계획이다.

낸드플래시는 셀(Cell) 하나에 저장하는 비트 수에 따라 SLC(1비트), MLC(2비트), TLC(3비트), QLC(4비트), PLC(5비트) 등으로 구분된다.

셀당 저장 비트 수가 늘어나면 동일 면적에서 더 많은 데이터를 저장할 수 있으나, 구조가 복잡해져 속도 저하와 내구성 저하 가능성이 발생한다.

이번에 양산된 제품은 용량을 기존 대비 두 배인 2Tb로 확대한 것이 특징이다.

SK하이닉스는 대용량화로 인한 성능 저하를 줄이기 위해 내부 독립 동작 단위인 ‘플레인(Plane)’을 기존 4개에서 6개로 늘려 병렬 작업 처리 성능을 높였다.

이를 통해 데이터 전송 속도는 이전 QLC 제품보다 두 배 향상됐으며, 쓰기 성능은 최대 56%, 읽기 성능은 18%, 데이터 쓰기 전력 효율도 23% 이상 높아졌다.

SK하이닉스는 우선 PC용 SSD에 이번 321단 QLC 낸드를 적용하고, 이후 데이터센터용 eSSD와 스마트폰용 UFS 제품으로 확대할 예정이다.

또 자사 독자 기술인 ‘32 다이 패키지(32DP)’ 방식을 적용해 낸드 칩 32개를 하나의 패키지로 적층, 기존 대비 두 배 수준의 집적도를 구현해 초고용량 eSSD 시장 공략도 추진한다.

SK하이닉스 관계자는 “저 많은 데이터를 더 적은 전력으로 빠르게 전송하는 제품을 개발해 AI와 데이터센터 시장 수요에 대응할 것”이라고 말했다.

321단 QLC 낸드플래시 [SK하이닉스 제공]

한편 글로벌 낸드플래시 시장은 삼성전자와 SK하이닉스 외에도 미국의 마이크론, 일본 키옥시아 등의 기업이 생산 중으로, 최근 중국 YMTC가 공격적으로 생산력을 확대하는 것으로도 알려졌다.

대표적으로 삼성전자는 430단 ‘V10’ 낸드를 비롯해 최고층 적층 기술을 개발하고, 마이크론과 키옥시아 등은 특화된 SSD 전략에 집중하는 흐름이다.

이번 낸드플래시에 적용된 QLC 기술은 셀당 4비트를 저장해 대용량 구현과 원가 절감에 유리하며, GB당 가격을 낮출 수 있는 장점이 있다.

다만 기존에는 내구성이 TLC의 1/10 수준으로 짧고, 저용량 SSD에서는 TLC 대비 가격 경쟁력이 낮다는 한계가 존재했지만, 데이터 처리 요구량이 폭증하면서 최근 수요가 늘어나는 분위기다.

실제로 올해 AI 학습·추론, 클라우드·하이브리드 환경에서 고용량 고성능 SSD가 본격적으로 채택되고 있다.

이에 따라 삼성전자와 SK하이닉스 모두 120TB 이상의 초고용량 eSSD 공급을 확대 중이다.

시장조사기관 ‘글로벌 그로쓰 인사이트’는 올해 글로벌 낸드 시장이 약 74조 원 수준에 이를 것으로 전망했다.

향후 낸드플래시는 500단 이상 초고층 적층 기술과 더불어 웨이퍼 투 웨이퍼(W2W) 본딩, 하이브리드 본딩, 극저온 식각 등 더욱 성능을 높이는 기술적 트렌드가 이어질 전망이다.