낸드플래시 경쟁력 강화를 위한 선택, 컨트롤러&펌웨어 내재화

기술의 발전으로 다양한 IT 기기를 사용할 수 있게 된 지금! 시장에서는 빠른 속도, 대용량 등 고성능의 스펙이 요구되고 있습니다. 이에 따라 낸드플래시의 수요도 끊임없이 늘고 있는 추세인데요. 그렇기 때문에 반도체 기업들은 낸드플래시 분야의 기술력을 확보하기 힘을 쏟고 있죠. 그렇다면 SK하이닉스는 낸드플래시 경쟁력을 강화하기 위해 어떠한 노력을 기울이고 있을까요? 지금부터 함께 알아보도록 하겠습니다.

낸드플래시 경쟁력 강화의 필요성

4차 산업혁명의 물결이 거세질수록 메모리 반도체의 수요가 폭발적으로 급증하고 있습니다. 이러한 반도체 호황 속 SK하이닉스는 지난 2분기에 이어 3분기에도 매출, 영업이익 등에서 최대실적을 달성했는데요.

실적 발표 당시 SK하이닉스는 4분기부터 72단 낸드플래시 제품을 통해 고용량 모바일 솔루션과 SSD시장에 대응한다는 방침을 밝혔습니다. SK하이닉스는 반도체 시장에서 ‘D램 강자’로 불리며 입지를 굳혔지만, 그에 비해 낸드플래시 분야에서는 상대적으로 활약이 미미하다는 평가를 받아왔는데요. 그렇기 때문에 SK하이닉스에게 낸드플래시 경쟁력 확보는 늘 해결해야 할 과제였습니다.

그렇다면 SK하이닉스를 비롯한 글로벌 반도체 기업들이 낸드플래시 분야에서 우위를 점하려는 이유는 무엇일까요?

낸드플래시는 전원이 없는 상태에서도 데이터를 계속 저장할 수 있는 비휘발성 메모리입니다. 데이터를 자유롭게 저장 및 삭제 할 수 있기 때문에 휴대성이 높은 디바이스의 저장장치에 적극 활용되고 있습니다. 디지털 카메라의 SD 메모리카드, 스마트폰 메모리, PC와 노트북에 사용하는 SSD, 그리고 USB 메모리까지 다양한 제품에 탑재됩니다. 또한, 증강현실(AR), 가상현실(VR), 데이터센터 등 4차산업혁명의 핵심 분야에서 낸드플래시가 다양하게 활용되기 때문에 앞으로 계속 고성능, 고품질의 제품이 요구될 전망입니다.

이렇게 낸드플래시는 쓰임새가 많아짐에 따라 공급 대비 수요가 증가했고, 자연스레 가격 상승까지 이어지게 되었는데요. 반도체 제조사에서 낸드플래시 제조에 열을 올리게 되는 것은 당연한 결과라 할 수 있습니다.

컨트롤러 & 펌웨어 내재화로 찾은 해답

이제 낸드플래시 시장 경쟁은 하드웨어와 소프트웨어가 결합한 '솔루션' 분야로 옮겨갔습니다. 그래서 낸드플래시가 경쟁력을 갖추기 위해 중요한 것은 바로 ‘컨트롤러’ 및 ‘펌웨어’ 내재화 기술이라고 할 수 있습니다.

컨트롤러는 낸드플래시 메모리를 제어해 데이터를 읽고 쓰고 저장하게 해주는 SoC(System on Chip) 형태의 반도체로, 이상 작동과 불량 섹터를 막아 제품의 수명을 연장시켜 줍니다. 또한, 펌웨어는 컨트롤러의 제어 역할을 하는데요. 같은 낸드플래시 칩을 사용해도 컨트롤러와 펌웨어에 따라서 성능 차이가 발생할 수 있습니다.

보다 쉬운 이해를 돕고자 낸드플래시를 사용하는 제품 중 SSD를 예로 들어 봅시다. SSD에 사용되는 낸드플래시 칩은 정보가 저장되는 공간이며, 컨트롤러는 낸드플래시의 어디에 정보는 쓰고 읽을지 결정합니다. 이 과정에서 에러나 불량 섹터를 막아주고 셀간 간섭현상을 줄여주는 신호처리 기능도 수행하는데요. 이런 컨트롤러가 eMMC 또는 UFS 등의 낸드플래시 메모리 제품에 모두 탑재되는 것입니다. 같은 낸드플래시 칩을 사용해도 컨트롤러와 펌웨어에 따라서 성능 차이가 발생할 수 있습니다.

과거 애플 맥북 제품에 사용된 SSD가 성능 차이를 보여 논란이 되었던 적이 있습니다. 동일한 용량의 SSD를 두 공급사가 애플에 납품했지만, 컨트롤러와 펌웨어 기술의 차이로 SSD 성능에 차이가 발생했던 것이죠. 이에 소비자는 동일한 가격의 노트북을 구입했지만, 탑재된 SSD에 따라서 다른 성능을 경험하는 해프닝이 발생했습니다. 이후 업계에서는 컨트롤러 및 펌웨어 기술이 포함된 솔루션 제품 필요성을 인지하게 되는 계기가 되기도 했습니다.

이러한 이유로 현재 국내뿐 아니라 해외 업체에서도 컨트롤러 기술 내재화를 위해 안간힘을 쓰고 있습니다. 애플은 2011년 이스라엘 반도체업체 아노비트를 인수했으며 미국 마이크론도 같은 해 스토리지제네틱스, 2015년 타이달 시스템스를 인수했습니다. 또한, 씨게이트(seagate)는 샌드포스, 일본 도시바는 OCZ를 각각 인수한 바 있습니다.

자체 개발 컨트롤러로 날아오를 SK하이닉스

SK하이닉스 역시 솔루션 경쟁력 확보를 위해 2012년부터 컨트롤러 및 펌웨어 업체를 인수하면서 기술 내재화에 따른 역량 확보와 경쟁력 강화에 힘써왔습니다.

그리고 최근 가시적인 성과를 내놓았는데요. 바로 256기가비트 TLC 낸드플래시 칩에 자체 개발한 컨트롤러와 펌웨어를 탑재한 스마트폰용 eMMC와 UFS를 개발했다는 것입니다. 또한, PCIe와 BGA 방식의 SSD에도 독자 개발한 컨트롤러와 펌웨어를 내재화하여 양산할 계획입니다.

자체 컨트롤러와 펌웨어를 활용하면 칩의 특성을 잘 살릴 수 있기 때문에 그 만큼 높은 성능을 기대할 수 있기에 내재화 기술 확보는 SK하이닉스 낸드플래시 경쟁력에 큰 영향을 끼칠 전망입니다.

특히 그 동안 공략하지 못했던 엔터프라이즈 SSD시장에 본격적으로 진출하게 되었다는 점이 가장 큰 성과라고 할 수 있습니다. 앤터프라이즈 SSD는 클라우드 인프라 확대에 힘입어 매년 탑재용량과 수요 규모가 대폭 확대되고 있는데요. SK하이닉스가 솔루션 경쟁력을 확보하였기에 향후 낸드플래시 분야에서 큰 폭으로 성장 가능성이 있을 것으로 예상되고 있습니다.

※ 본 칼럼은 반도체/ICT에 관한 인사이트를 제공하는 외부 전문가 칼럼으로, SK하이닉스의 공식 입장과는 다를 수 있습니다.