中 CXMT, 美 제재 뚫을 '4F² DRAM' 연내 샘플 출하 승부수

미국의 고강도 반도체 수출통제로 첨단 노광장비 수입이 전면 차단된 중국 최대 D램 제조사 창신메모리(CXMT)가 미국 마이크론 테크놀로지 등 글로벌 선두 업체들이 상용화를 포기하거나 우회한 대체 구조인 '4F²(F스퀘어) D램 아키텍처'를 전격 도입하며 승부수를 띄웠다.
초미세 공정의 필수 장비인 네덜란드 ASML의 극자외선(EUV) 노광장비를 들여올 수 없게 되자, 물리적 회로 선폭을 좁히는 표준 미세화 경로 대신 메모리 셀의 배치 구조 자체를 압축해 칩 면적 대비 집적도를 끌어올리는 우회로를 택한 것이다.

11월 2일(현지시각) 홍콩 사우스차이나모닝포스트(SCMP)에 따르면, 안후이성 허페이에 본사를 둔 CXMT는 최근 실적 설명회 요약 보고서를 통해 올해 말까지 독자적인 4F² 구조를 기반으로 설계된 첫 서버용 D램 제품의 고객사 검증용 샘플을 출하할 계획이라고 공식 발표했다.

대량 양산 돌입 시기는 구체적으로 공개되지 않았으나, CXMT 측은 상업적 배포 일정이 글로벌 고객사들의 제품 검증 결과와 시장 수요에 따라 최종 결정될 것이라고 덧붙였다.

현재 전 세계 D램 제조사들이 주력으로 양산 중인 메모리 칩은 가로·세로 비율을 조합한 '6F²' 배열 구조를 표준으로 삼고 있다.

반면 CXMT가 추진하는 4F² 아키텍처는 셀 배치 간격을 극한으로 좁혀 동일한 미세 공정(피처 크기) 하에서도 개별 셀 면적을 기존 대비 약 3분의 1(33%) 줄일 수 있다. 결과적으로 한 장의 웨이퍼에서 더 많은 넷다이(유효 칩 수)를 뽑아내 비트 용량을 극대화할 수 있는 방식이다.

글로벌 투자은행 뱅크오브아메리카(BofA) 시큐리티스는 연구 보고서를 통해 "4F² 아키텍처는 EUV 장비 반입이 막힌 중국 메모리 기업이 D램의 집적도를 높일 수 있는 강력한 대안적 돌파구를 제공한다"며 "만약 대량 양산에 성공할 경우 CXMT의 글로벌 원가 및 기술 경쟁력을 크게 끌어올릴 수 있을 것"이라고 평가했다.

그러나 BofA는 "추가적인 증착 및 식각 공정이 요구되어 제조 단계가 복잡해지고, 생산 수율이 떨어질 경우 단위당 생산 단가가 급등하는 막대한 실행 위험(Execution Risk)이 뒤따른다"고 경고했다.

미국 최대 메모리 반도체 기업인 마이크론은 이 같은 4F² 상용화 노선에 대해 강한 회의론을 제기했다.

스콧 드보어(Scott DeBoer) 마이크론 부사장 겸 최고기술책임자(CTO)는 최근 웨비나에서 "전하를 저장하는 커패시터 간의 물리적 간격 한계가 결국 D램 밀도를 결정짓는다"며 "구형(레거시) 노드에서 4F² 칩을 구현하는 것은 더 복잡하고, 공정이 까다로우며, 비용도 훨씬 많이 든다"고 직격했다.

그는 마이크론이 20년 넘게 4F² 프로토타입을 연구했으나 추가적인 미세화 축소에 구조적 한계가 명확했다고 설명하며, 기존 6F² 설계를 점진적으로 개선한 뒤 셀을 수직으로 쌓아 올리는 '3D D램(3차원 적층 D램)'으로 직행할 계획임을 분명히 했다.
이에 대해 CXMT는 실적 브리핑을 통해 "특정 아키텍처의 선택은 각 기업이 보유한 기술적 축적, 가동 중인 생산 라인, 특허 포트폴리오 및 중장기 투자 계획을 반영한 독자적인 전략적 판단"이라며 4F² 개발 노선을 정면으로 옹호했다.

CXMT는 3분기 매출 1,187억 1,000만 위안(약 24조 7,000억 원)을 달성해 전년 동기 대비 613%라는 폭발적인 성장세를 기록했으며, 순이익은 540억 위안에 달했다.

올해 1~9월 누적 R&D 투자액 역시 전년비 73% 급증한 110억 7,000만 위안을 쏟아부으며 기술 자립에 천문학적인 실탄을 투입하고 있다.


글로벌 메모리 시장을 지배하고 있는 한국의 반도체 거인들은 차세대 기술 선택지를 모두 열어두고 실리적인 접근을 취하고 있다.

삼성전자는 지난 2월 열린 국제고체회로학회(ISSCC)에서 4F² 구조를 실제로 구현한 16Gb(기가비트) 테스트 칩의 동작 검증 결과를 시연하며 선행 공학적 역량을 과시한 바 있다.

SK하이닉스는 차세대 극자외선(EUV) 노광 공정을 결합한 6F² 구조의 확장을 최우선 순위에 두면서, 향후 시장의 상업성과 양산 기술 성숙도가 입증될 경우 4F² 또는 3D D램으로 유연하게 전환한다는 로드맵을 유지하고 있다.

SK하이닉스 관계자는 "선행 기술의 이론적 진보 시점과 실제 제조 현장에서 경제성을 갖추는 상용화 시점은 명확히 구분되어야 한다"며 신중한 입장을 재확인했다.

글로벌 반도체 전문가들은 "미국의 대중국 반도체 장비 통제가 이어지는 한 중국 기업들은 통상적인 기술 로드맵을 벗어난 파격적이고 위험한 공학적 변칙을 계속 시도할 것"이라며 "CXMT의 4F² D램이 서버 시장에서 실제 안정적인 양산 수율과 수명 신뢰성을 확보할 수 있을지가 미·중 반도체 기술 냉전의 향방을 가를 최대 기술적 시험대가 될 것"이라고 진단했다.


신경원 글로벌이코노믹 기자 shincm@g-enews.com