V NAND(3D NAND)란 무엇일까?

 

V NAND는 3D NAND라고도 부릅니다.

 2D NAND와는 달리 세로 방향으로 쌓인 셀 구조를 가지고 있기 때문에 V NAND, 3D NAND라고 불리고 있는 것입니다.

 

 3D NAND는 2D NAND보다 더 높은 밀도와 더 높은 성능을 제공하며 2D NAND에서 발생하던 문제를 해결하였습니다.
 

 

---

V NAND 개발 및 2D-NAND에서 전환된 이유

V NAND는 삼성전자에서 개발되었으며, 2013년에 최초로 생산되었습니다.

최초에 개발된 V NAND는 24단으로 시작하였으며, 이후 36단, 48단으로 점차적으로 높아지다가 현재 판매되는 제품은 100단, 200단 이상 쌓은 제품입니다.
 

 
 V NAND(3D NAND)로 전환된 이유는 2D NAND의 공정 미세화가 진행될수록 터널링 효과가 일어나는 문제가 가장 큰 이유였습니다.

 공정이 미세화 되면서 정보가 저장되어 있는 플로팅게이트 안에 있는 산화막을 얇게 만들게 되었고, 전압이 인가됐을 때 데이터가 플로팅게이트 안에 갇혀있어야 하지만 얇아진 산화막에 의해 전압의 간섭으로 정상적으로 갇혀있지 못해 데이터 저장 오류가 발생하는 현상이 발생하거나, 수명도 감소하면서 신뢰성 문제도 발생될 가능성이 커진 것입니다.
 

출처 ; 삼성전자 뉴스룸

 

---

 

2D NAND에 비해 개선된 점

 2D NAND는 전기적으로 셀을 제어하기 위해 플로팅게이트를 사용하는데, 앞에서 말씀드린 것처럼 셀의 크기가 줄어들면서 터널링 문제가 발생했습니다.

 

 V NAND는 이 문제를 해결하기 위해 적층 하는 방식을 사용하였고, 이 방식을 사용 함으로써 더 높은 밀도와 더 높은 성능을 제공할 수 있게 되었습니다.
 

 
 2D NAND가 가지고 있던 수명감소 문제 해결과 성능 향상을 모두 할 수 있었던 건데, 수직 적층 형태로 쌓아 올리면서 각각의 CELL에 인가되는 전압이 감소하게 되고 셀에 저장되는 데이터 간의 터널링(간섭)이 줄어드게 되었기 때문입니다. 전압이 감소하면서 사용하는 전력 또한 감소될 수 있었습니다.

 성능이 향상된 이유는 셀의 밀집도가 높아졌기 때문입니다. 쌓아 올리는 형태이다 보니 동일면적에 더욱 많은 셀을 넣을 수 있었는데, 동일 전압을 인가했을 때 셀의 밀집도가 높은 V NAND가 각 셀에 빠르게 접근하고 동작하기 때문입니다.
 

---

 

V NAND의 앞으로의 방향

 V NAND의 핵심 기술은 앞에서 말했듯이 적층 방식입니다.

 

 기존 2D NAND에서 처럼 공정 미세화 작업을 해야 할 필요성은 없지만, 높이 쌓는 기술력에도 벽에 부딪히게 될 것입니다.

 

 높이 쌓고, 높이 쌓은 만큼을 DRY Etch를 통해 뚫어주는 작업이 필요한데 점점 높아지다 보니 뚫어내는 기술력에도 한계에 도달하게 될 것입니다.
 

 
 한 장의 Wafer내에 더 많은 Chip을 만들기 위해 Chip의 크기를 줄이기도 해야 할 것입니다.

 이런 것들을 개선하기 위해 V NAND는 구동 회로를 Cell 아래에 넣는 COP(Cell Over Peri) 구조로 만들기도 하고, 적층과정이나 뚫는 과정을 여러 번에 걸쳐 진행하기도 합니다. COP구조에 대해서는 다음 기회에 포스팅하겠습니다.

 

 2D구조에서의 한계를 뛰어넘기 위해 3D구조로 세대전환이 되었고, 3D구조에서도 더 많은 개선을 하기 위해 기술 개발이 지속적으로 이뤄지고 있으며, 삼성전자에서는 2030년에 1000단 높이의 V NAND를 만든 개발 하겠다고 하니 기대가 됩니다.

 

Flash Memory (플래시메모리)란 무엇일까?