中 CXMT, 4F스퀘어 D램 연내 상용 파급력은
중국 최대 D램 제조업체인 창신메모리테크놀로지(CXMT)가 예상을 뛰어넘는 기술 개발 속도로 업계의 주목을 받고 있다. 최근엔 올 연말까지 '4F스퀘어 D램' 기반의 서버용 DDR5 모듈을 출시하겠다고 밝히면서 삼성전자와 SK하이닉스를 바짝 추격하고 있다. 4F 스퀘어는 삼성전자·SK하이닉스 등 메모리 선두 주자들도 아직 상용화하지 못한 차세대 D램 기술이다. CXMT의 계획이 현실화될 경우, AI 인프라용 고부가 메모리 시장에서 기업 간 경쟁이 훨씬 치열해질 전망이다. CXMT, 셀 구조 변화로 EUV 제한 돌파…14~11나노급서 경쟁 가능 업계 전문가 역시 CXMT의 4F 스퀘어 D램 개발이 매우 의미있는 전략이라고 평가했다. CXMT가 미국 제재로 최첨단 노광 공정인 극자외선(EUV) 기술을 도입할 수 없는 상황이기 때문이다. 4F 스퀘어 D램은 기존 노광 기술인 심자외선(DUV)으로도 구현이 가능하다. 최정동 테크인사이츠 수석부사장은 13일 지디넷코리아와의 서면 인터뷰를 통해 "EUV 장비 확보가 어려운 CXMT의 경우, DUV를 유지하면서 셀(Cell) 아키텍처를 4F 스퀘어로 전환하는 전략이 장기적으로는 유리할 수 있다"며 "향후 2~3세대 제품을 DUV만으로 구현해, 14~11나노급 D램 세대에서 경쟁할 수 있을 것"이라고 설명했다. 4F 스퀘어 D램은 데이터를 저장하는 최소 단위인 셀 내부의 트랜지스터 구조를 기존 수평이 아닌 수직으로 배치하는 차세대 D램이다. CXMT는 이를 자체적으로 '수직 서라운딩 게이트(VSG; Vertical Surrounding Gate)'라고 부른다. 스퀘어란, 셀 내부 트랜지스터에 전압을 인가하는 구성 요소가 얼마나 큰 면적을 갖고 있는지 나타내는 척도다. 셀 면적이 줄어들수록 D램의 집적도가 높아져, 데이터 처리 성능 및 전력 효율성을 향상시킬 수 있다. 4F 스퀘어는 6F 스퀘어 구조인 기존 D램 대비 셀 집적도를 50% 이상 향상시킬 수 있다. 때문에 각 D램 제조업체들은 4F 스퀘어 D램을 차세대 제품으로서 적극 개발해 왔다. 일례로 삼성전자는 수직 채널 트랜지스터(VCT)라는 이름으로 4F 스퀘어 D램을 개발 중이다. 적용 목표는 첫 10나노 미만 D램으로, 내부 명칭은 'D0a-V'로 알려져 있다. ■ 아래는 최정동 테크인사이츠 수석부사장과의 일문일답이다. -CXMT가 4F 스퀘어 D램 개발을 서두르는 이유는? "CXMT는 EUV 장비를 확보하지 못하고 있다. 따라서 기존 6F 스퀘어 D램을 지속 미세화하기보다는, DUV를 유지하면서 셀 구조를 4F로 전환하는 전략이 장기적으로 유리할 수 있다. 삼성전자나 SK하이닉스는 4F 스퀘어를 0a(9나노급) 이하에서 EUV를 통해 구현하려고 한다. 반면 CXMT는 상대적으로 여유가 있는 13~14나노급에서 DUV로 4F 스퀘어를 구한하려는 전략으로 보인다. 4F 스퀘어는 어느 노드에서나 구현이 가능하고, 6F 스퀘어 대비 셀 집적도를 50% 이상 개선할 수 있다. CXMT가 향후 2~3세대의 D램 시장에서 DUV만으로 경쟁할 수 있게 된다는 뜻이다. 다만 CXMT도 11나노 이후에서는 여전히 EUV가 필요하다는 한계가 있다." -4F 스퀘어 D램을 상용화하기 위한 기술적 난제가 많은 것으로 알려져 있는데. "4F 스퀘어 구조에서는 수직 채널 트랜지스터와 소스, 드레인 엔지니어링이 매우 중요하다. 플로팅 바디 이펙트(floating body effect; 트랜지스터 내부에 전하가 축적되면서 동작 특성이 달라지는 현상)를 어떻게 제거하느냐도 주요 도전 과제다. 수직 채널 트랜지스터를 식각할 때에는 저데미지, 또는 데미지-프리 공정이 진행돼야 하며, 누설전류는 별도로 채널의 전기적 특성을 제어하는 백게이트(Back gate)를 추가해야 한다.또한 CXMT가 기존 채널 소재인 실리콘을 사용한다면, 신소재 도입 없이 4F 스퀘어 D램을 구현 가능한 상황이다." -(CXMT가)실제 상용화 가능성은 있는지. "물론 실제 유의미한 수율을 측정할 정도의 양산은 별개의 문제다. 현재 CXMT의 4F 스퀘어 D램 개발 상황은 시제품 단계가 아니라, 개발팀에서 데이터 보존 특성, 접합 누설전류, 접촉 저항 등을 평가 중인 단계로 보고 있다. 삼성전자 SK하이닉스 역시 이 단계를 10나노 미만 D램에서 진행하고 있다." -CXMT가 4F 스퀘어 D램 관련 특허를 300건 이상 출원했다고 발언했다. 이전 YMTC의 사례(참고 기사: 2025.02.24일자 지디넷코리아 [단독] 삼성전자, V10 낸드부터 中 YMTC 특허 쓴다)처럼 국내 기업들에게 미칠 영향은 무엇인지? "특허의 양과 질은 별개로 봐야한다. YMTC의 하이브리드 본딩(반도체 칩을 연결할때 기존의 솔더 범프나 마이크로 범프를 없애고 구리 배선과 절연막을 원자 단위로 직접 연결하는 접합 기술)은 원천특허를 보함해, 특허의 질이 YMTC가 훨씬 우세했다. 하지만 4F 스퀘어는 이미 삼성전자와 SK하이닉스도 모두 상대적으로 많은 특허를 가지고 있다. 특허 포트폴리오 측면에서는 삼성전자와 SK하이닉스도 뒤지지 않을 것으로 본다." -삼성전자, SK하이닉스의 4F 스퀘어 D램 상용화 전망은? "4F 스퀘어 D램이 빨리 나와야 하는 것이 목표는 아니다. 현재 6F 스퀘어가 1~2세대 더 연장돼 사용될 수만 있다면, 그것도 경제성이 매우 크다. 만약 10나노 미만 D램에서 삼성전자, SK하이닉스가 4F 스퀘어로 간다면 CXMT의 VSG 4F 스퀘어 D램과는 조금 다른 구조가 될 것이다. 이것에 대해 현재 개발 평가가 예정대로 진행되고 있기에, 내년까지 개발 완료 후 2028년 말쯤에는 무난히 시제품을 볼 수 있을 것으로 예상한다. 특히, 4F 스퀘어 D램은 하이브리드 본딩을 초기부터 접목하려고 하기에 수율 확보가 주요 관건이 될 것이다."
