손톱크기의 조그만 칩 하나에 일반 노래방 전체곡수의 절반이 훨씬 넘는 1만6000곡의 노래가 저장될 수 있고 일간지 신문을 기준으로 할때 400년치가 한꺼번에 저장된다면?

정말 믿기 힘든 사실이지만 그러나 실제로 이같은 칩이 삼성전자에 의해 최근 개발, 발표가 돼 세계를 깜짝 놀라게 했다.

삼성전자는 최근 세계 최초로 신개념의 CTF(Charge Trap Flash) 기술을 적용한 40나노 32기가 낸드플래시를 개발했다고 밝혔다.

이 낸드플래시는 또한 35년간 사용된 플로팅 게이트 기술을 대체하는 획기적 신기술인 "차지 트랩 플래시(CTF)" 기술을 상용화했다는데에도 특히 큰 의의가 있다. 즉 전에는 같은 기술로 집적도만 높였다면 이번에는 새로운 신기술을 적용해 집적도를 높임으로써 향후 테라급 반도체가 꿈이 아닌 현실로 성큼 다가온 것이다.

삼성전자에 따르면 머리카락 3000분의 1의 초미세 회로로 구성된 손톱만한 칩 안에 328억개 트랜지스터 완벽 동작함으로써 50나노급이하 초미세공정 구현의 한계를 넘어선 것이다.

이로써 삼성전자는 최대 64기가바이트 메모리카드 제작도 가능하게 됐다고 밝혔다.

삼성전자는 또한 이분야에서 미국등록 특허 35건을 포함, 총 155개의 원천 및 개량특허 기술을 확보했다.

삼성전자는 "이번에 획기적 신기술을 많이 적용, 개선 수준이 아닌 개혁수준의 낸드플래시를 개발했기 때문에 경쟁사의 추격을 한참을 따돌릴수 있게 됐으며 20나노급까지 향후 10년간 250조원의 시장을 창출할수 있게 됐다"고 덧붙였다.

참고로 1나노는 10억분의 1을 의미한다. 1나노초는 10억분의 1초이고 1나노미터(nm)는 10억분의 1미터로 대략 머리카락의 10만분의 1굵기로 대략 원자 3~4개의 크기에 해당한다. 이에 비해 1마이크로는 100만분의 1을 의미한다.

삼성전자는 이번에 도체가 아닌 부도체를 사용함으로써 셀간 간섭현상을 줄임으로써 메모리 소자 높이를 크게 낮추는데 성공했다. 이로써 삼성전자는 00나노 256기가급 까지 확대 적용 가능, 향후 '메모리 신성장론'의 지속 실현 가능성을 확인했다.

사실 64메가D램 개발성공 256MD램 개발성공 한게 엊그제 같은데 이제 기가급으로 확대가 되고 있는 것이다. 메가는 100만 단위이고 기가는 10억단위라는 것을 감안하면 메가와 기가의 차이는 그야말로 천양지차라고 할수있다.

삼성전자는 이번에도 반도체가 매년 2배 늘어난다는 메모리 신성장론을 7년째 7년 연속 입증하는데 성공했으며 이같은 추세라면 2010년이후엔 테라(1조배로 기가의 1000배, 메가의 100만배)급 반도체 시대가 열릴 것으로 보이며 나아가 페타시대의 도래도 꿈꿀수 있게 됐다.

또 기존 플로팅 게이트 대비 공정 스텝 수의 20% 감소로 제조원가도 획기적 절감할 수 있게 됐다.

이 회사 황창규 사장<사진>은 "작년이 '플래시 러시(Flash Rush)'의 해였다면 올해는 새로운 디지털 세상을 여는 '플래시토피아(Flashtopia)' 로의 진입을 준비하는 첫 해로 기록될 것"이라고 말했다.

◇ 32기가 낸드플래시로 뭘 할수 있나

32기가 낸드플래시가 양산되는 2008년에는 MP3 음악 파일 8000곡을 저장할 수 있는 32기가 바이트 MP3 플레이어를 시중에서 볼수 있게 된다.

또한 최대 64기가 바이트 메모리카드 제작이 가능하게 됨으로써 최고 해상도 사진 3만6000장을 동시에 저장하거나 전세계 5대양 6대주를 망라하는 네비게이션용 초정밀 대륙 및 해양 교통지도를 충분히 저장 가능, 누구의 도움 없이도 이 카드 하나만 가지면 육로 및 해로를 통한 세계일주가 가능해진다.

또한 이 카드 열장이면, 우리나라 국회도서관의 220만권 장서분량의 정보를 저장할 수도 있어 가히 '손안의 도서관' 시대가 도래할 것으로 볼수 있다.

이밖에 DVD급 영화 40편을 저장 가능하게 됨으로써 장기여행을 떠나더라도 지루할 새가 없게 됐다.

◇ 차지 트랩 플래시(CTF) 기술이란

이번에 40나노 32기가 낸드플래시를 개발하는데 적용됐던 기술은 CFT기술은 기존의 고정관념을 바꾸어 전하를 기존의 도체가 아닌 부도체 물질에 저장하는 기술로 타노스(TANOS)라고 불리는 새로운 메탈게이트 구조 기술이다.

이를 통해 층고를 80%나 낮추고 셀間 정보간섭을 최대한 억제할 수 있어 반도체 공정의 한계로 알려져 왔던 50나노 장벽을 허물고 40나노급 이하에서 반도체 상용화 가능성이 제시된 것이다.

또 게이트 수도 2개에서 1개로 감소시킴으로 기존 플로팅 게이트 대비 셀 공정 스텝 수를 20%나 줄임으로써 원가 절감에도 크게 기여할수 있게 됐다.

이 기술은 단지 플래시 메모리만의 범주를 벗어나 미래 반도체 개발의 당면 과제인 '초미세화', '고용량화' '고성능화'등을 동시에 해결할 수 있는 차차세대 반도체 기술로 향후 20나노 256기가급까지 확대 적용이 가능하며 테라반도체시대 진입토대가 될것으로 평가받고 있다.

이에 비해 기존 플래시 제품에 적용돼온 플로팅 게이트 기술은 전하(電荷)가 저장되는 플로팅 게이트 상부에 컨트롤 게이트가 존재하는 복층 구조여서 50나노 이하로 공정이 미세화되면서 두꺼운 "플로팅게이트+컨트롤게이트"는 층고 및 셀間 간섭효과가 장애 요인으로 작용, 공정 스텝 수 증가 및 미세화에 걸림돌로 작용해왔다.

삼성전자는 지난 2001년 CTF 개발에 착수 2002년 기본 특허를 출원하였으며
2003년 셀 개발 성공과 함께 반도체 세계 최고권위 학회인 IEDM에 동 기술 관련 논문을 세계 최초로 발표, 호평을 받기도 했다.

또한 올해말 개최 예정인 2006년 IEDM에서는 관련 논문이 세션 최우수 논문으로 채택, 발표될 예정인데 이 기술이 바로 세계 반도체 업계가 주목하는 40나노급 이하 초미세 공정 구현을 위한 "CTF 기술"로 이를 통해 "CTF 기술"은 세계 반도체 업체들로부터 차세대 낸드플래시 기술로 공식 인정받았다.

삼성전자측은 "이번 혁신 기술 개발이 단지 연구 성과 발표가 아니라 양산 제품으로 상용화까지 실현하였다는데 매우 의미가 크다"고 밝혔다.

삼성전자는 또 "5년간의 "CTF 기술" 연구활동을 통해 다수의 원천 특허를 확보하고, 업계 최초로 상용화에 성공함으로써 독자 기술로 超미세 / 超고용량 낸드 플래시 사업을 지속적으로 전개할 수 있게 되고 경쟁사와의 기술 격차도 더욱 벌릴 수 있게 될 것"으로 내다봤다.

임경오 기자 iko@todaykorea.co.kr