EUV 없이도 밀도 높인다… 중국 CXMT, 새 아키텍처로 서버 메모리 시장 도전 [고든 정의 TECH+]

중국 창신 메모리 테크놀로지(CXMT)는 기술적인 한계로 고대역폭메모리(HBM) 같은 고성능 인공지능(AI) 메모리 시장에는 올해 진출을 시도하는 수준이지만, 소비자용 D램과 LPDDR5, LPDDR5X 메모리 시장에서는 거대한 중국 내수 시장 덕분에 매출을 대폭 끌어올린 것으로 알려져 있습니다.

그리고 최근에는 서버용 메모리에도 적극적으로 나서고 있습니다. CXMT 사장 차오 칸유 박사는 상하이에서 열린 콘퍼런스에서 “차세대 4F² 아키텍처를 적용한 서버용 DDR5 RDIMM을 올해 말까지 출시하겠다”고 밝혔습니다.

4F² 공정은 차세대 메모리 셀 아키텍처로, 기존에는 트랜지스터와 커패시터를 옆으로 나란히 배치했지만, 4F²는 이를 위아래로 쌓아 셀이 차지하는 면적을 줄입니다. 이를 통해 D램 제조업사는 트랜지스터를 같은 면적에 더 많이 집어넣어 메모리의 용량을 늘릴 수 있습니다.

사실 CXMT는 2021년에 4F² 아키텍처에 대한 첫 번째 논문을 발표하는 등 수년간 이 기술을 연구해 왔습니다. 그런데 여기에는 그럴 만한 이유가 있습니다. 미국의 제재로 인해 극자외선(EUV) 노광 장비 반입이 어려운 상황이라 어떤 방법을 사용해서라도 심자외선(DUV) 노광 장비로 메모리 밀도를 높여야 하기 때문입니다.

6F²에서 4F² 아키텍처로 전환하면 CXMT는 EUV 장비 없이도 메모리 셀 면적을 약 33% 줄일 수 있습니다. 따라서 삼성 등 다른 메모리 제조사들이 2028년 정도로 예상하고 있는 4F² 아키텍처를 선제적으로 도입하는 것으로 보입니다. 이는 앞선 기술력을 입증하기보다는 그만큼 미세공정의 한계를 다른 방식으로 돌파하려는 것으로 풀이될 수 있습니다. 다만 처음에는 완전한 도입이 아니라 15㎚ G5 D램 공정을 기반으로 하는 4F² 아키텍처의 부분적인 파생 형태일 가능성이 높습니다.

참고로 G5는 기존의 실리콘 기반 절연체를 산화하프늄과 같은 소재로 대체하는 고유전율 금속 게이트(HKMG) 기술과 SAQP(Self-Aligned Quadruple Patterning) 기술을 적용해 G4보다 밀도를 높인 공정입니다. EUV 노광 장비 없이도 밀도를 더 높였다는 장점이 있으나 공정 단계가 많아져 수율·비용 부담이 커지고, 간격 불균일 같은 결함이 발생하기 쉽습니다. 아무튼 CXMT는 2026년 9월부터 G5 공정 양산을 시작했으며 첫 제품은 LPDDR5X 24Gb 다이로 알려져 있습니다.

G5는 메모리 빅 3의 최신 D램 제품과 비슷한 밀도를 지닌 것으로 알려져 있습니다. 여기서 4F² 아키텍처를 도입해 밀도를 더 높이면 대용량 제품이 필요한 서버용 RDIMM 메모리에 유리할 것으로 예상됩니다.

이와 동시에 CXMT는 현재 생산 능력을 공격적으로 확장하고 있으며, 올해 말까지 월 30만 웨이퍼 규모로 증설할 계획입니다. 그리고 올해 말까지 HBM 전용 생산 시설도 월 5만 웨이퍼 규모로 갖출 계획입니다. 그리고 내년에는 월 50만장까지 웨이퍼 생산을 늘린다는 계획을 지니고 있습니다.

다만 EUV 장치 없이 계속해서 DUV 장치로 여러 번 회로를 새기면서 생기는 공정 복잡도 증가와 제재로 인해 새로 지은 공장일수록 아직 검증되지 않은 중국산 장비 비중을 계속 높여 나가야 한다는 점이 불안 요소입니다. 그러나 이미 상당한 수준의 생산 능력을 확보했고 기술 추격 속도가 상당한 만큼 메모리 빅 3도 방심할 수 없을 것으로 보입니다.

고든 정 과학 칼럼니스트 jjy0501@naver.com