[반도체 역사를 부탁해] SK하이닉스 최초 · 최고의 순간들 ①

“마침내 최초의 결실이 맺어졌다.”

지난 1984년 12월. 16K S램 굿 다이(Good Die)* 시험생산 소식이 사내 방송을 타고 울려 퍼졌다. SK하이닉스가 창립 이래 내놓은 첫 반도체였다. ‘반도체 굿 다이 생산 1호 소식’에 사내는 감격과 흥분의 목소리로 가득 찼고, 이천 읍내에선 한바탕 잔치가 펼쳐졌다. 1984년 당시의 기록이다.

* 제대로 작동하는 반도체 칩을 일컫는 단어

성공적으로 첫발을 내디딘 이들은 1998년 세계 최고속 128M SDRAM, 2001년 세계 최고속 그래픽용 128M DDR SDRAM 등을 개발, 최초 · 최고 기록을 갈아치우며 세계 굴지의 종합 반도체 기업으로 거듭났다. 그리고 SK하이닉스의 혁신은 2021년 업계 최초 24Gb DDR5 램 출하, 최고 사양 HBM3 개발 등 현재까지 명맥을 이어가고 있다.

38년간 이어온 혁신의 역사이자 세계적인 기록들. SK하이닉스 최초 · 최고의 순간을 뉴스룸에서 소개한다.

“0.16 미크론으로 통일하라” 위기가 만든 세계 기록

2000년대 초반, 밀레니엄을 맞은 흥분이 채 가시기도 전이었다. 온 세상은 새 시대, 새천년을 외치며 한껏 들떠 있었고, 사람들은 또 한 번 극적인 변화에 맞닥뜨렸다.

일상을 바꿔놓은 것은 단연 인터넷이었다. 고작해야 PC 통신이 네트워킹의 전부였던 사람들에게 인터넷은 그야말로 혁명에 가까운 도구였다. 동네에선 ADSL · 초고속 인터넷 설치 따위의 전단을 흔치 않게 볼 수 있었고, 인터넷 설치 가구는 해를 거듭하며 불어났다. 그 사이 가정용 PC는 사치품에서 필수품의 영역으로 들어왔다. 1994년 30.7%였던 국내 가정용 PC 보급률은 2001년 80%에 육박했다.

학생들은 MP3 플레이어를 하나씩 손에 쥐기 시작했다. 플래시 메모리가 고가였기에 32MB 용량의 기기도 20만 원을 훌쩍 넘겼지만, 인기는 식을 줄 몰랐다.

대한민국이 2002 한일월드컵을 지나 디지털 사회로 빠르게 변화하는 사이 SK하이닉스(당시 하이닉스반도체)에도 역사적인 사건이 연이어 터졌다. 특히 가정용 PC 보급과 인터넷의 대중화, 새로운 기기의 등장은 SK하이닉스(당시 하이닉스반도체)에도 적지 않은 영향을 주었고, 세계 최초 · 최고의 기록을 부추겼다.

새 천년을 장식한 첫 번째 기록은 세계 최고속 ‘그래픽용 64M DDR SDRAM’이었다. 2001년 4월 SK하이닉스(당시 하이닉스반도체)는 회로선폭 0.18미크론* 가공 기술을 활용, 200~275㎒ 주파수에 동기화하고, 초당 550만 개의 데이터를 처리할 수 있는 64M DDR SDRAM을 내놨다. SK하이닉스(당시 하이닉스반도체)는 이 DRAM을 두고 “WAN(광역 네트워크), LAN, 인터넷 라우터용 메모리에서 수요가 예상된다”고 했다. 당시 시대상이 드러나는 대목이다.

* 1미크론=100만분의 1미터

같은 해 12월, SK하이닉스(당시 하이닉스반도체)는 회로선폭을 더욱 줄인 신제품을 출시했다. 0.16미크론 미세 회로선폭 기술이 적용된 ‘그래픽용 128M DDR SDRAM’이었다. 세계 최고속 375㎒ 속도를 자랑했다. 처리 가능한 데이터는 초당 최대 750만 개였다. 2002년 12월에는 업계 최고속 ‘그래픽용 256M DDR SDRAM’ 샘플을 공개했다. 256M에서 업계 최고속 300㎒ 동작속도를 구현한 제품이다.

▲ 128M DDR 개발을 기념하며 현판식을 하고 있다

한편, SK하이닉스(당시 하이닉스반도체)의 혁신 배경에는 위기극복 DNA가 자리하고 있었다. 2000년대 초 회사는 IT버블 등 악재를 겪으며 고강도 자구책을 추진했다. 그중 하나가 각 공정의 FAB 기술을 0.16미크론으로 통합하는 기술 고도화였다. 어려움 속에서도 기술 개발의 끈을 놓지 않았던 위기극복 정신이 결국 2001년 세계 기록의 밑거름이 된 셈이다.

“프라임칩 넘어 골든칩 향한다” 끊임없는 혁신

2003년에 접어들며 IT 시장은 변화의 흐름을 보였다. 90년대 후반부터 지속 성장했던 PC 산업은 완만한 곡선을 그리기 시작했다. 시장은 성숙기로 접어들었으며, 가정용 PC 시장은 2002년 대비 14.9% 감소한 수치*를 보였다.

* Journal of Korean Electronics, 한국전자산업진흥회, 2004년 1월호

이 틈을 비집고 나온 디바이스가 있으니, PDA와 태블릿 PC였다. 설문*에 따르면 많은 얼리어답터가 PDA를 1순위(60%) 포스트 PC로 꼽았다. 태블릿 PC(24%)와 스마트폰(15%)이 차례로 뒤를 이었다.

* 2003년 포스트PC산업 백서, 산업자원부

▲ 0.13미크론 프라임칩 수율 확보를 위해 업무에 몰두하고 있다

차세대 PC 논쟁이 뜨거운 가운데, SK하이닉스(당시 하이닉스반도체)는 창립 20주년을 맞았다. 당시엔 IT버블에 대응하고, 채권단 공동관리(워크아웃) 속에서 고군분투하고 있었다. ‘칩패밀리’가 탄생한 것도 이즈음이다. SK하이닉스(당시 하이닉스반도체)는 새로 개발한 칩에 별칭을 붙여 칩패밀리를 완성했다. 블루칩, 프라임칩, 골든칩*이 대표적이다.

* 블루칩: 0.15미크론 이하 공정개발을 위해 핵심 공정장비인 노광장비의 성능을 향상시키고, 첨단 공정기술로 투자비용을 경쟁사 대비 3분의 1로 줄인 기술
프라임칩: 블루칩 기술 향상 및 0.13미크론 이하 첨단 공정기술. 블루칩 공정과 95% 이상 통일성 유지
골든칩: 블루칩, 프라임칩 핵심기술을 0.10~0.11미크론 제품까지 확대 적용, 추가 투자비용을 경쟁사 대비 50% 줄인 기술

DDR500은 SK하이닉스(당시 하이닉스반도체)가 2003년 7월 출시한 프라임칩이었다. 0.13미크론 기술이 적용된 ‘256M DDR SDRAM’으로, 세계 최고속 500㎒ 동작속도를 자랑했다. SK하이닉스(당시 하이닉스반도체)는 가격 프리미엄이 높은 DDR500을 통해 세계적인 기술력을 입증하는 동시에 수익성 확보라는 두 마리 토끼를 잡게 된다.

2003년 8월에는 또 다른 세계 기록이 나왔다. SK하이닉스(당시 하이닉스반도체)는 0.11미크론(골든칩) ‘1G DDR2 DRAM’을 세계 최초로 개발했다. 기존 DDR 제품보다 동작전압은 낮고, 데이터 처리 속도는 2배 이상 빠른 DRAM이었다. 이 제품은 업계에서 흔치 않은 1G 스펙으로 더욱 높은 관심을 받았다.

그리고 경쟁력 높은 제품을 앞세운 SK하이닉스(당시 하이닉스반도체)는 2003년 흑자전환에 성공하게 된다. 6분기 만에 이뤄낸 흑자전환이었다.

“MP3 · 디카 · 폰카 잡아라” 황금기 맞아 생존에서 성장으로

“너에게 난 해질녘 노을처럼~”

2003년 가을, 익숙한 멜로디의 노랫말이 TV 광고에 실려 전파를 탔다. 광고와 함께 인기를 얻은 제품은 디지털카메라였다. 2000년 1,034만 대 규모의 전 세계 디지털카메라 시장은 2003년 4,341만 대로 무려 60% 이상 치솟은 상황이었다. 열풍은 2004년에도 지속됐다.

사진에 대한 사람들의 열망은 산업계 곳곳으로 번져 카메라폰 시장을 키웠다. 국내 휴대폰 시장에서 카메라폰이 차지하는 비중은 2004년 1분기에 이미 80%에 육박*했다. MP3 플레이어도 고속 성장하여 2004년엔 180만 대 규모의 시장을 형성했다. 2003년 대비 100만 대 넘게 치솟은 규모였다.

* 카메라폰과 디지털카메라, 동반인가 경쟁인가, LG주간경제, 2004.07.21

디지털카메라, 카메라폰, MP3 등의 폭발적인 수요는 DRAM 호황으로 이어졌다. SK하이닉스(당시 하이닉스반도체)의 최초 · 최고 기록도 줄줄이 나왔다. 2004년 3월에는 업계 최초 ‘랩톱(Laptop)용 1GB DDR2 모듈(SODIMM)’과 ‘고성능 서버용 2GB DDR2 모듈(RDIMM)’이 출시됐다. 골든칩 기술 적용 제품으로 533㎒ 동작속도를 보여줬다. 두 제품은 3.8㎜ 초박형을 자랑하며, 공간 및 냉각 효율이 높은 제품으로 이름을 알렸다.

2004년 4월에는 세계 최고속 ‘DDR SDRAM 550㎒’가 양산됐다. 2003년 7월 500㎒ 제품을 출시한 지 8개월 만의 성과였다. 550㎒ 제품은 고성능 PC를 선호하는 게이머 등으로부터 많은 사랑을 받았다. 특히 이 제품은 DDR SDRAM 400㎒ 대비 두 배 높은 가격으로 매출을 이끄는 일등공신 역할을 했다.

같은 해 NAND Flash에서도 최초 기록이 나왔다. 2월 초 개발된 ‘512Mb NAND Flash’ 제품은 곧바로 양산에 들어갔고, 첫 매출을 올렸다. SK하이닉스(당시 하이닉스반도체)가 생산한 NAND 제품으로는 최초의 매출이었다.

▲ T1프로젝트 추진 중, M10라인 300㎜ 장비 반입식이 열리고 있다

한편, SK하이닉스(당시 하이닉스반도체)는 DRAM 호황과 경쟁력 높은 제품을 바탕으로 2004년 손에 꼽는 성과를 거두게 된다. DRAM 매출은 전년 대비 68.3% 급증했다. T1프로젝트* 성공부터 고부가가치 제품 출시, 최대 매출 달성까지.SK하이닉스(당시 하이닉스반도체) 역사상 가장 의미 있던 한 해가 그렇게 저물고 있었다.

* 200㎜ 웨이퍼 라인을 300㎜ 웨이퍼 라인(M10)으로 리모델링하는 프로젝트

경영 안정화, 혁신은 계속된다

2006년은 맷돌춤을 앞세운 휴대전화 광고가 전국을 휩쓸었다. 스카이 브랜드의 PMP(Portable Multimedia Player)* 폰 광고였다.

* Portable Multimedia Player, 휴대용 동영상 플레이어

TVC가 보여주듯 2005년 이후 IT 키워드는 디지털 컨버전스로 대표된다. 소비자들은 하나의 기기에서 다양한 기능을 이용하길 원했고, MP3 플레이어, PMP, 카메라 등 온갖 기능이 휴대전화로 통합되기 시작했다. 고유가에 따른 불황이 지속되는 상황이었지만, 컨버전스 제품에 대한 세계적인 수요 증가로, 디지털 기기와 반도체 분야는 불황 속 호황을 맞고 있었다.

같은 시기 SK하이닉스(당시 하이닉스반도체)는 워크아웃을 조기에 졸업하고, 안정화에 나섰다. 2005년 2분기에는 DRAM 업계 매출 2위 자리를 탈환했다. NAND Flash 실적도 호조였다. 8월 NAND 분야에서는 세계 매출 3위 자리를 꿰찼다. 2006년 4분기에는 순이익 1조 원을 돌파하며, 연간 순이익 2조 원 클럽에 이름을 올렸다.

최초 · 최고의 기록도 모바일이 급부상하는 트렌드와 맞물렸다. SK하이닉스(당시 하이닉스반도체)는 2006년 12월 세계 최고속 · 최소형 ‘512Mb 모바일 DRAM’ 개발에 성공했다. 동작속도는 200㎒이며, 기존 제품 대비 1.5배 빨랐다. 초당 데이터 처리량은 1.6GB였다. 크기는 8x10㎜로 모바일에 최적화됐다.

DDR2 DRAM의 성능 향상도 꾸준했다. 같은 해 SK하이닉스(당시 하이닉스반도체)는 세계 최초로 ‘60나노급 1Gb DDR2 DRAM’을 사용하여 세계 최고속 800㎒ 동작속도를 구현하는 메모리 모듈을 개발했다. 이제 초미세 공정기술은 미크론과 90나노, 80나노를 거쳐 60나노급에 이르게 된다. SK하이닉스(당시 하이닉스반도체)는 최고속 · 저전력 특성을 가진 이 제품으로, 모바일 DRAM에 확대 적용할 수 있는 기반도 다졌다.

GDDR 분야에서는 2005년 12월 세계 최고속 · 최대 용량 ‘512Mb GDDR4 DRAM’을 개발하는 성과를 냈다. GDDR3 그래픽 메모리 대비 데이터 처리 속도가 약 2배 향상(11.6GBps)된 제품이었다. 당시 DRAM 속도 한계로 여겨졌던 10GBps를 완벽히 뛰어넘는다는 평가를 받았다.

이렇게 최초 · 최고 기록을 경신하며 승승장구하는 가운데, 매출과 대외적인 평가는 하루가 다르게 치솟았다. 2006년의 해가 넘어갈 무렵, SK하이닉스(당시 하이닉스반도체)는 인텔 · 삼성전자 · TI · 도시바 · AMD 등 전 세계 10대 반도체 기업과 어깨를 견주고 있었다*. [2부에서 계속]

* 2006년 세계 반도체 기업 매출 순위, 아이서플라이