CXMT 11나노 D램 양산 '미세공정 기술 턱밑', 전영현 삼성전자 10나노 D램 내년 초 공급한다

[비즈니스포스트] 중국 최대 D램 제조사인 창신메모리(CXMT)가 11나노급의 5세대 D램 양산에 들어가면서, D램 미세공정 기술력에서도 삼성전자 턱밑까지 쫓아왔다.

CXMT가 11나노 공정을 활용한 모바일용 D램 'LPDDR5X'의 양산 능력과 성능을 입증한다면, 모바일 D램을 중심으로 중국산 메모리의 침투가 본격화할 가능성이 크다.

전영현 삼성전자 디바이스솔루션(DS)부문장 겸 대표이사 부회장은 CXMT와 기술 격차를 다시 벌리기 위해 10나노급 7세대인 '1d D램' 개발과 양산에 속도를 내고 있다.

21일 반도체 업계 취재에 따르면 중국 CXMT가 지난 20일 5세대 D램 양산에 돌입했다고 밝히며, 이를 적용한 24기가비트(Gb) LPDDR5X 신제품 2종을 공개하면서 D램 미세 회로 기술에서도 선두업체와 격차를 좁히고 있는 것으로 파악된다.

CXMT 측은 5세대 D램이 메모리 핵심 구조의 간격을 11.95나노까지 줄였고, 쿼드러플 패터닝(설계 회로도를 세 번으로 나눠 투사해 완성하는 노광 기법) 노광 공정을 적용해 웨이퍼 한 장에서 생산할 수 있는 다이(패키징 이전 단계의 반도체 칩) 수를 기존 4세대 대비 50% 이상 늘렸다고 설명했다.

CXMT의 5세대 D램 공정을 삼성전자의 공정과 정확하게 비교할 수는 없다. 다만 삼성전자의 10나노급 6세대(1c)와 5세대(1b) D램 공정 사이의 기술 수준으로 추정된다. 1c D램은 11~12나노, 1b D램은 12~13나노인 것으로 알려져 있다.

중국의 반도체 분석가 마지화 다루이컨설팅 대표는 중국 관영매체 글로벌타임스와 인터뷰에서 "현재 글로벌 D램 시장은 삼성전자, SK하이닉스, 마이크론 등 소수의 주요 업체들이 장악한 가운데 신규 업체들의 기술 발전이 주목받고 있다"며 "CXMT의 메모리 기술의 발전은 중국의 기술 자립을 강화하고, 메모리 고객사들에게 다양한 선택지를 제공할 수 있다"고 말했다.

특히 CXMT의 5세대 D램 공정을 활용한 모바일 LPDDR5X 제품의 성능이 입증된다면, 모바일 D램을 중심으로 기존 메모리 3사 체제에 지각변동이 일어날 것으로 예상된다.

삼성전자와 SK하이닉스 등은 고대역폭메모리(HBM) 등 인공지능(AI)용 메모리 생산 비중을 높이고 있어 모바일 D램 공급 여력은 부족한 상황에 놓여있다. CXMT가 모바일 D램 시장에 침투하기 좋은 환경이 조성되고 있는 셈이다.

CXMT는 최근 애플과 LPDDR5X 공급 협상을 벌였으나, 가격에서 이견이 커 협상이 결렬된 것으로 알려졌다. 하지만 향후 애플의 모바일 D램 수급이 어려워진다면 재협상할 가능성은 여전히 남아있는 것으로 분석된다.

애플이 최근 출시한 아이폰18 프로 시리즈는 중국 판매 첫날 32만2800대가 팔리며 역대급 호응을 얻고 있다. 이는 전작인 아이폰17 프로 시리즈 첫날 판매량의 130%에 달하는 수치다.
전영현 삼성전자 부회장은 차세대 D램 개발을 서두르며 최근 좁혀진 중국과의 기술 격차를 다시 벌리는 데 초점을 맞출 것으로 보인다.

삼성전자는 현재 10나노급 7세대인 1d D램 개발 막바지에 들어갔으며, 이르면 2027년부터 초기 양산을 시작할 것으로 전망되고 있다. 삼성전자의 1d 개발 일정은 SK하이닉스 등 경쟁사들보다 약 1분기 앞선 것으로 파악된다.

1d D램은 10~11나노 수준으로, 1c 대비 기술 난도가 급격히 올라간다.

류형근 대신증권 연구원은 보고서에서 "D램은 10나노(1d D램)를 향해 나아가고 있고, 공정 미세화의 한계를 돌파하기 위한 신기술의 적용 또한 활발해지고 있다"며 "기술적 어려움으로 공정 기술 개발 주기가 과거와 같은 1.5년 주기가 아닌 2년 주기로 장기화될 수 있다"고 분석했다.

게다가 1d D램 공정부터는 일부 레이어에 '하이 NA 극자외선(EUV) 노광장비'가 적용되기 시작할 것으로 예상된다.

하이 NA EUV는 기존 EUV보다 광학 해상도가 높아, EUV 대비 최대 1.7배 높은 정밀도와 최대 2.9배 높은 집적도를 구현할 수 있는 최첨단 노광 장비다. 네덜란드 반도체 장비기업 ASML이 유일하게 생산하고 있으며, 가격은 대당 약 4억 달러(약 5500억 원)에 달한다.

삼성전자는 2028년까지 ASML의 차세대 하이 NA EUV 장비를 첨단 D램 생산에 도입하겠다고 밝히기도 했다.

전영현 부회장은 지난 8일 하이 NA EUV 노광장비 도입을 위해 ASML과 12인치 대형 포토마스크 공동 개발에 나선다고 발표하며 "삼성전자는 혁신 기술과 강한 파트너십을 바탕으로 파운드리와 메모리를 포함한 첨단 반도체 제조 리더십을 이어가고, ASML과의 협력을 한층 강화함으로써 '넥스트 AI'를 위한 기술 기반을 마련해 나갈 것"이라고 말했다.

12인치 포토마스크를 활용하면 기존 6인치 마스크를 여러 장으로 나눠 회로를 노광한 뒤 이를 연결하는 '스티칭' 공정을 줄일 수 있다. 이를 통해 하이-NA EUV의 높은 해상도와 넓은 노광 영역을 더 효과적으로 활용하는 것이 가능하다.

반면 CXMT는 미국 정부의 반도체 장비 수출 통제로 하이-NA EUV는 물론 EUV 확보도 불가능한 만큼, 삼성과의 기술 격차를 당장 좁히기 쉽지 않을 것으로 분석된다.

1d D램 상용화에 따른 기술 격차는 HBM에서도 차별점으로 작용할 수 있다. 삼성전자는 지난 3월 HBM5E(9세대)부터 1d D램을 적용한다는 계획을 밝혔다.

송재혁 삼성전자 DS부문 최고기술책임자(CTO) 사장은 올해 6월 사내 경영현황 설명회에서 "차세대 10나노급 7세대인 1d D램 공정이 경쟁사 대비 우위를 확보했다"며 "오는 11월 생산준비승인(PRA)을 목표로 개발을 진행 중"이라고 말했다. 나병현 기자