마이크론, 4F² D램 건너뛰고 기존 구조 미세화 이어간다

미국 마이크론이 데이터를 저장하는 셀의 면적을 줄이기 위해 개발한 4F²(F스퀘어) D램 구조를 제품 로드맵에 반영하지 않기로 했다. 마이크론은 10월 21일 기술 설명회에서 자사가 처음 고안해 20년 넘게 연구한 기술이라면서도 기존 6F² 구조의 미세화를 이어가겠다고 밝혔다.

마이크론이 4F²를 채택하지 않은 이유는 물리적 제약과 제조 원가 부담이다. 스위치 역할을 하는 트랜지스터만 집적하는 연산 장치인 로직 반도체와 달리 D램은 데이터 저장의 기본 단위인 셀 하나마다 트랜지스터 1개와 전하를 저장하는 커패시터 1개가 필요하다. D램 미세공정은 이 소자들의 크기와 간격을 줄여 같은 칩 면적에 더 많은 셀을 집적하는 제조 기술이다.

메모리 업계는 오랫동안 6F² 셀 구조로 칩을 생산해 왔다. 6F²는 셀 하나의 면적이 최소 선폭(F)을 제곱한 값의 6배라는 뜻이다. 선폭을 유지한 채 4F²로 전환하면 셀 면적이 약 33% 줄어든다. 메모리 제조사들이 더 작은 면적에 더 많은 데이터를 저장하기 위해 오랫동안 4F² 도입을 목표로 삼아온 이유다.

하지만 스콧 디보 마이크론 사장 겸 최고기술·제품책임자는 D램의 실제 집적도를 좌우하는 핵심 요인으로 커패시터 간격을 지목했다. 수직 채널 트랜지스터(VCT)를 적용해 면적을 줄이더라도 커패시터는 면적을 줄이면서도 필요한 정전용량을 유지해야 한다. 트랜지스터도 커패시터 간격에 맞춰 배치해야 한다는 설명이다.

디보는 커패시터 간격을 동일하게 유지하면서 6F²와 4F²를 모두 설계할 수 있다고 설명했다. 마이크론은 4F²로 전환해도 공정이 복잡해지고 비용이 증가하는 것을 감수할 만큼 집적도가 높아지지 않고, 이후 미세화를 이어가는 데도 한계가 있다고 판단했다.

마이크론은 기존 6F² 구조에서도 미세화를 이어갈 수 있다고 본다. 마이크론은 10월 21일 설명회에서 차세대 1델타(1δ) 공정의 양산 확대 시점을 2027년 하반기로 제시했다. 마이크론은 이후 세대 공정에서도 새로운 노광 기술과 소재 등을 활용해 평면 공정의 미세화를 이어갈 수 있도록 개발하고 있다.

마이크론이 이와 병행해 개발하는 3D D램은 저장 셀을 여러 층으로 쌓는 방식이다. 3D D램은 트랜지스터를 세워 한 층에서 셀 면적을 줄이는 방식과 집적도를 높이는 방법이 다르다. 마이크론은 4F²를 거치지 않고 3D D램을 도입하되, 도입 시점은 비용과 공정 복잡성, 성능을 고려해 정하겠다고 밝혔다.