[딜사이트 김민기 기자] 삼성전자가 내년부터 6세대 10나노급 1c D램의 수율을 올려 본격적인 극자외선(EUV) 노광장비 조기 도입 성과는 물론, 고대역폭(HBM4)에서도 좋은 결과가 거둘 것이란 전망이 나오고 있다. 특히 이 회사의 1b D램과 SK하이닉스의 1c가 비슷한 스펙인 만큼 한 단계 높은 공정인 1c를 선제적으로 개발해 SK하이닉스와의 격차를 줄일 수 있다는 것이 업계의 시각이다. 삼성전자는 1c를 코어 다이로 채택하기로 했다. 삼성전자는 경쟁사보다 집적도를 높인 1c D램 채용으로 그동안 어려움을 겪은 HBM에서 경쟁력을 빠르게 회복하겠다는 구상이다.

삼성전자는 1c D램 개발 과정에서 제대로 작동하는 반도체 칩인 '굿 다이'(Good die)를 확보하면서 본격적인 개발과 양산에 희망이 보이기 시작했다. 그전까지는 동작 자체가 안 되면서 사실상 수율 자체가 나오지 않았는데 이번에 처음으로 양품을 생산한 것이다. 통상 설계에서 개발로 넘어가면서 양산을 할 정도의 수율이 나올 때까지 개발을 진행한 후 수율이 60~70%까지 올라갈 경우 양산으로 넘어가 램프업에 들어간다. 삼성전자는 1c를 개발로 넘겨 수율 향상에 힘을 쏟고 있다. 

업계에서는 그동안 삼성전자가 1a에서 EUV와 공정 변화를 시도하면서 수율에 어려움을 겪었고 그 여파가 1b까지 미친 것으로 보고 있다. 이에 1b의 경우 1a의 파생이자 1a의 1b 중간단계인 1abs(1ab superset)로 1b를 대체하기도 했다. 특히 1b는 1a의 부진을 만회하기 위해 개발되면서 HBM으로 적용을 고려하지 않은 제품이라 해당 제품용으로 개조하기는 어렵다는 이야기도 나온다. 이에 HBM4에서는 1c를 사용할 수밖에 없는 것으로 알려졌다.

다만 삼성전자는 그동안 반도체 기술의 변곡점이 DUV(심자외선)에서 EUV로 옮겨가는 과정에서 선도적으로 대응했고 중장기 관점에서 다시 격차를 벌려나갈 것으로 예상된다. 이 회사는 2022년 업계 최초로 10나노급 5세대(12나노) D램을 개발했으며, 기존에 시스템 반도체 제조에만 사용되던 EUV 공정을 2020년 D램 제조에 처음 적용했다. SK하이닉스도 2021년 D램에 EUV 장비를 도입했다. 반면 마이크론은 1γ(감마·1c에 대응)부터 EUV를 사용할 예정이다. 이 과정에서 시행착오가 생길 수도 있고 EUV에 맞는 환경을 조성하기 위한 케팩스(Capex) 투입이 생기면서 원가가 올라갈 가능성도 크다.

이에 무리하게 EUV를 조기 도입하면서 흔들렸던 삼성전자가 그간 경험과 데이터를 충분히 쌓은 만큼 문제 해결 실마리를 발견할 수 있을 것이란 전망이 나오고 있다. 아직은 수율 등 갈 길이 멀지만 SK하이닉스보다 패턴수가 많고, 마이크론은 EUV 도입 자체가 안 된 만큼 1c 부터는 본격적으로 삼성의 경쟁력과 원가절감 극대화로 인한 수익성 개선이 이뤄질 것이라는 이유에서다.

전영현 부회장도 취임 이후 D램 전 제품에 대한 공정 개발과 설계 부분을 재점검하고 1a D램부터 차근차근 안정성을 높이기 위한 움직임을 보이고 있다. 실제 1a D램도 회로 설계단에서 풀 레이어 리비전(full layer revision)을 진행 중이다. 올해 상반기 캐파(CAPA) 증설도 일부 줄이고 넷다이를 무조건 늘려 수익성을 높이기보다는 완성도를 높여 10나노 D램 개발에 안정성을 높인다는 계획이다.

이와 더불어 1d 램 개발에도 박차를 가한다. 1d D램에서는 9개 층(레이어)에 EUV가 적용되고 삼성전자는 이 7세대 제품을 2026년쯤 양산할 계획이다. 1d부터는 EUV 장비 도입이 늦은 마이크론과의 격차는 더 크게 벌어질 것으로 예상된다.

문제는 1c D램의 품질향상이다. 전 세대에서 겪은 실수를 만회해 수율, 전성비, 발열, 성능 등을 모두 개선한 1c D램을 양산해야 HBM4에서 격차를 줄일 수 있다. 또 과거 HBM 퀄테스트 통과를 빠르게 진행하기 위해 위해 1b가 아닌 1a로 선택하면서 무리하게 제품을 만들어 결국 HBM 품질이 떨어진 만큼, 무턱대고 1c를 개발하기보다는 HBM에 맞는 제품을 만들기 위해서 총력을 기울일 것으로 보인다.

업계 관계자는 "1c D램 수율 확보는 기본이고 D램을 쌓는 HBM 기술력도 향상 시켜야만 SK하이닉스와의 격차를 줄일 수 있을 것"이라면서 "D램 기술력 회복 이후 HBM 기술력도 단계적으로 강화해야할 것"이라고 전했다.