세계 최초 10나노급 1c DDR5…SK하이닉스 주역들이 말하는 성공 비결은

▲ 왼쪽부터 김형수 부사장(DRAM AE), 조영만 부사장(DRAM PI), 오태경 부사장(1c Tech TF), 조주환 부사장(DRAM 설계), 정창교 부사장(DRAM PE), 손수용 부사장(개발 TEST) (사진-SK하이닉스 뉴스룸)

SK하이닉스가 극도로 미세화된 D램 공정 기술의 한계를 돌파하며 새로운 이정표를 세웠다. 회사가 최근 개발한 10나노급 6세대(1c) 미세공정 적용 16Gb(기가비트) DDR5 D램은 세계 최초로 기록됐다.

10일 SK하이닉스 뉴스룸은 좌담회를 통해 1c 기술 개발을 주도한 오태경 부사장(1c Tech TF), 조주환 부사장(DRAM 설계), 조영만 부사장(DRAM PI), 정창교 부사장(DRAM PE), 손수용 부사장(개발 TEST), 김형수 부사장(DRAM AE)이 설명하는 기술 역량과 로드맵을 소개했다.

1c 기술은 10나노대 초반의 극미세화된 메모리 공정 기술이다. 1c 기술을 적용한 DDR5의 동작 속도는 8Gbps(초당 8기가비트)로 이전 세대인 1b DDR5보다 11% 빨라졌으며, 전력 효율은 9% 이상 개선됐다.

SK하이닉스는 극자외선(EUV) 공정에 신소재를 개발해 적용하고 설계 기술 혁신을 통해 공정 효율을 극대화했다. 이에 따라 원가 절감까지 이루어냈다.

1c 기술 개발 성공 비결에 대해 오경태 부사장은 “기존의 3단계(테스트‧설계‧양산 준비) 개발 방식을 2단계(설계‧양산 준비)로 효율화했다”며 “커패시터 모듈과 같은 고난도의 기술 요소를 양산 공정에서 바로 개발하는 방식을 택했다”고 설명했다.

조주환 부사장은 “최고 경쟁력이 입증된 1b 기술을 경험한 덕분에 기술적 위험도는 줄었으나 작아진 셀 크기와 커진 저항으로 인해 여전히 해결해야 하는 문제들이 많았다”면서 “이를 위해 회로 밀도와 센싱 성능을 높이는 등 다양한 설계 혁신을 이뤄냈고 데이터 처리 속도는 높이고 전력 소비는 줄이는 데 성공했다”고 밝혔다.

특히 공정 조직과 협업해 넷다이를 극대화하고 원가 경쟁력을 확보한 점도 성공의 비결로 꼽힌다. 넷다이는 반도체 제조 과정에서 웨이퍼 한 장에서 생산할 수 있는 유효한 칩(Die)의 수를 의미한다.

조영만 부사장은 “1b 플랫폼을 확장하는 방식은 1c 기술의 공정 고도화 과정에서 시행착오를 줄이는 데 주효했다”며 “1b의 경험을 바탕으로 1c 기술에서 발생할 수 있는 문제를 사전에 예측하고 해결할 수 있었다”고 회상했다.

정창교 부사장은 “공정이 미세화하며 과거와는 다른 특성들이 더 중요해지고 수율 저하 등 문제가 발생할 수 있다”며 “1c 기술에서 주요 성능의 수준을 높이는 트리밍 기술을 활용해 수율과 품질을 확보했다”고 밝혔다. 트리밍이란 반도체 설계 변경 없이 전자식 퓨즈(eFuse)를 활용하여 성능을 상향시키는 기술이다.

▲왼쪽부터 조영만 부사장(DRAM PI), 손수용 부사장(개발 TEST), 오태경 부사장(1c Tech TF), 정창교 부사장(DRAM PE), 조주환 부사장(DRAM 설계), 김형수 부사장(DRAM AE) (사진-SK하이닉스 뉴스룸)

단기에 1c 기술 목표를 달성해야 했기 때문에 제품 테스트 시간 단축 자체가 큰 도전이었다. 손수용 부사장은 “테스트 인프라를 추가로 확보하고 실장 시스템을 전략적으로 적용해 일정보다 빠르게 테스트 공정을 완료할 수 있었다”고 말했다.

이들은 SK하이닉스가 D램 시장에서 이같은 성과를 거둘 수 있던 요인으로 ‘유기적인 협업’과 ‘원팀’ 정신을 꼽았다.

오태경 부사장은 “구성원들의 원팀 정신이 모든 성과를 견인했다고 생각한다”며 “2단계 개발 방식 도입과 EUV 패터닝 성능 및 원가 개선을 위한 신규 소재 개발 등은 탄탄한 협업 체계가 없었다면 성공할 수 없었을 것”이라고 거듭 강조했다.

이번에 개발한 1c는 앞으로 HBM, LPDDR, GDDR 등 모든 차세대 D램 제품군에 적용된다.

조영만 부사장은 “10나노 아래 한 자릿수 기술로 넘어가는 시점이 오면 기존 방식으로는 한계가 있을 것이며, 이를 위해 2D 셀에서 3D 셀로의 구조 변화, 이종접합 등과 같은 기술 혁신 역시 필요할 것“이라고 내다봤다.

조주환 부사장은 “설계 측면에서는 차세대 미세 공정 도입 시 수반되는 리스크를 정교하게 예측하는 시스템 개발 등 설계 시스템을 더욱 고도화해 구성원의 부담을 줄여야 한다”며 로드맵을 제시했다.

SK하이닉스는 연내 1c DDR5의 양산 준비를 마치고 내년부터 시장에 제품을 본격 공급할 계획이다.

김형수 부사장은 “1c DDR5는 앞으로 고성능 서버 시스템의 기준이 될 것이고 압도적인 기술력으로 시장을 선도할 것”이라고 밝혔다.