노어와 낸드, 휴대전화 시장 놓고 치열한 각축전

플래시 메모리 업체들, ‘합종연횡’ 가속화

플래시 메모리 시장 동향플래시 메모리, 모바일 기기 저장장치로 각광요즈음 모바일 기기로서 인기의 상한가를 이어가고 있는 애플의 MP3 플레이어 아이팟 ‘나노’와 ‘셔플’은 저장매체로서 하드디스크 대신 플래시 메모리를 사용하고 있다. 고용량 USB 메모리는 사무실 PC의 플로피 디스크와 기록형 CD를 대체하며 업무환경을 변화시키는 중이다. 휴대전화에 외장형 플래시 메모리가 점차 채용되는 추세에 있으며, 삼성전자의 ‘VM-M2200’, 산요의 ‘VPC-HD1’ 캠코더 등은 전통적으로 마그네틱 테이프를 고집하던 시대를 벗어나 플래시 메모리를 저장장치로 사용하고 있다. 이처럼 많은 소비자 가전 제조업체들이 다양한 제품에 플래시 메모리를 저장장치로 적극 활용하고 있다.플래시 메모리의 활용영역 확대 배경은 계속되는 대용량화 및 가격 하락에서 비롯된다. 현재 플래시 메모리 시장은 낸드(NAND) 방식과 노어(NOR) 방식이 양분하고 있다. 낸드 진영은 삼성전자·도시바·하이닉스반도체가, 노어 진영은 스팬션·인텔·ST마이크로가 시장을 주도하고 있다. 최근 들어 휴대전화의 동영상을 비롯한 멀티미디어 기능 강화로 인해 플래시 메모리의 기술 발전이 요구되고 있어, 관련 업체들에게 집적도 증가와 소비전력 감소 등이 주요한 이슈로 떠오르고 있다. 집적도 및 소비전력과 밀접한 미세공정의 경우 삼성전자는 지난해 9월 60나노 공정의 8Gb 낸드 플래시 메모리를 개발, 올 연말이면 양산에 들어갈 예정이다. 노어 플래시 메모리의 경우 인텔과 스팬션은 90나노 공정에서 제조한 1Gb의 제품을 개발 완료한 상태다.용량 증대를 위한 업체들의 기술 경합도 치열하다. MLC(Multi Level Chip) 메모리는 SLC(Single Level Chip) 메모리에 비해 성능은 약간 떨어지나 원가가 30% 이상 저렴한 플래시 메모리다. SLC가 하나의 메모리 셀에 1비트의 데이터를 저장할 수 있는데 비해 MLC는 2비트의 데이터를 저장할 수 있으며, 스팬션의 미러비트가 같은 맥락의 기술이다.낸드 대 노어 격전지, 휴대전화 시장현재 휴대전화용 플래시 메모리는 아직 노어 방식이 주류를 이루고 있다. 하지만 카메라폰, MP3폰 등 멀티미디어 기능이 강화된 휴대전화의 인기가 높아지면서 대용량 데이터를 저장할 수 있는 낸드 플래시 메모리가 주요 저장매체로서 급속히 세를 확장하고 있다. 플래시 메모리의 전세계 총매출면에서는 낸드 방식이 노어 방식의 플래시 메모리를 멀찌감치 따돌린 상태다(표 2 참조). 이는 낸드 플래시 메모리가 가격과 용량이라는 두 가지 시장의 요구사항을 만족시킬 유리한 위치를 선점했기 때문이다. 삼성전자의 경우 지난해 16Gb의 대용량 낸드 플래시 메모리 샘플을 선보이며 낸드 방식의 굳히기에 들어갔다.그러나 플래시 메모리의 최대 수요처 중 하나인 휴대전화 시장의 주도권을 유지하기 위한 노어 진영의 공세도 만만치 않다. 노어 플래시 메모리는 데이터 처리속도가 빨라 코드의 저장 및 실행에 적합해 지난 20년간 각종 시스템에서 주 메모리의 권좌를 지켜왔다. 또한 휴대전화는 물론 네트워크 장비 등의 애플리케이션에서 최적의 메모리로 많이 사용되고 있다. 낸드 방식에 비해 대용량화 행보가 더디긴 하지만, 노어 진영의 업체들도 지난해 512Gb와 1Gb의 메모리 개발을 통해 낸드 진영의 뒤를 추격하고 있다. 스팬션에서 최근 개발한 1Gb 오어낸드 플래시 메모리는 데이터 처리 및 저장기능을 동시에 수행할 수 있는 강점을 갖고 있어 대용량에 강점을 갖춘 대항마로서 낸드 플래시 메모리의 만만찮은 경쟁자가 될 수 있을 것으로 보인다.앞으로 낸드와 노어 중 어느 쪽이 플래시 메모리 시장의 주도권을 잡게 될 것인지에 대한 예측은 다소 노어에 낙관적이지 않다. 시장조사기관 아이서플라이에 의하면 낸드 플래시 메모리가 올해 노어를 제치고 가장 많이 사용되는 휴대전화용 내장 플래시 메모리가 될 것으로 예상했다. 빠른 수요 증가에 힘입어 휴대전화용 낸드 플래시 메모리의 용량도 급속히 증가하는 추세로 최대 512MB 이상을 넘나들고 있다. 이 뿐만 아니라 외장 메모리 분야에서도 최대 수요처인 디지털 카메라를 제칠 수 있을 것으로 전망하고 있다. 지난해 낸드 플래시의 최대 수요처는 디지털 카메라(46%)가 차지했지만 올해는 휴대전화(65%)가 디지털 카메라(29%)를 앞지를 것으로 예상된다.그러나 휴대전화용 메모리 시장에서 낸드가 노어를 추월할 것이라는 ‘낸드 대세론’에 대한 반대 의견도 있다. 스팬션의 신재승 프로덕트 마케팅 매니저는 “낸드가 플래시 메모리 시장에 진입한 후 노어보다 단기간 내에 폭발적으로 성장한 것은 부인할 수 없는 사실”이라며, “그러나 노어는 낸드와 달리 과거부터 다양한 애플리케이션 시장이 있었으며 휴대전화 시장과 만나면서 새롭게 신규 시장이 창출된 것이다. 국내 CDMA 전화기는 낸드가 많이 내장되어 있지만 GSM 방식의 노키아는 100% 노어를 사용하고 있다”고 주장했다.노어 플래시 메모리를 주력으로 하지만 지난해 합작사를 통해 낸드 플래시 메모리 사업에도 손을 댄 인텔의 입장은 비교적 중립적이다. 인텔의 코지 모토모리(Koji Motomori) 셀룰러 비즈니스 마케팅 매니저는 “휴대전화용 플래시 메모리의 경우 실행 부분은 노어를 쓰고 데이터는 낸드를 쓰고 있다”며, “노어와 낸드 모두 시장은 지속적으로 성장중이고, 가격대 용량비를 고려할 때 1Gb까지는 노어가 실용적이고 그 이상 일 때는 낸드가 유용하다”는 의견을 밝혔다. 즉, 용량 경쟁에서는 노어의 낸드 추격이 어려운 만큼 가격적으로 승부를 걸겠다는 입장이다.한편 각종 매스컴을 통해 플래시 메모리가 실리콘 업계의 새로운 블루오션으로 떠오르며 반도체 시장 전체를 좌지우지하는 것 같은 분위기를 우려하는 의견도 있다.ST마이크로의 이창은 메모리그룹 마케팅 이사는 “플래시 메모리가 모바일 제품의 반도체 시장을 주도하는 것은 아니다”라며 “베이스밴드에서 지원을 해주지 않으면 플래시 메모리는 무용지물이다. 따라서 주도적으로 반도체 시장을 끌어간다기보다는 지원하는 제품으로서의 의미가 크다”고 플래시 메모리의 역할을 정리했다.업체들 간 합종연횡‘이종, 동종 상관 없다’, 업체간 연합 활발플래시 메모리 시장에서 연합의 본격적인 신호탄은 2003년 AMD와 후지쯔의 플래시 메모리 사업부가 합쳐진 스팬션의 설립으로 시작된다. 당시 노어 플래시 메모리 2, 3위 업체의 합병으로 스팬션은 단숨에 인텔의 독주에 제동을 걸게 됐다.인텔 역시 지난해 12월 ST마이크로와 공통 플래시 메모리 서브시스템을 위한 협력을 발표했다. 이 협력을 통해 양사는 앞으로 플래시 메모리 개발에 들어가는 비용부담을 줄이고, 경쟁업체와의 관계 구도에서 든든한 우군을 확보하게 됐다. 또한 인텔은 지난해 11월 마이크론과 함께 낸드 플래시 메모리 제조를 위한 IM 플래시 테크놀로지를 설립하며 그동안 등한시 했던 낸드 시장에 전격적으로 뛰어들었다.인텔의 코지 모토모리 매니저는 “IM 플래시 테크놀로지는 올해 초부터 낸드 플래시 메모리생산을 시작했고, 한 달 전부터 제품을 출하해 애플에 공급하고 있다”며 “수년 전까지만 해도 낸드는 업체 간 경쟁이 심하면서도 시장이 크다고 생각하지 않았지만 이제는 다르다”고 말했다. 인텔은 낸드 플래시 메모리라는 새로운 시장 진출을 위한 생산 거점이 필요했고, 마이크론도 D램의 생산만으로는 수익성의 한계로부터 벗어나기 힘들다는 이해가 서로 맞아떨어져 IM 플래시 테크놀로지가 세워진 것이다.ST마이크로는 인텔과의 협력 외에도 하이닉스반도체와 함께 낸드 플래시 메모리 사업에 있어서 긴밀한 협력관계를 맺고 있다. 스팬션은 고성능 메모리 솔루션 개발을 위해 올 1월 엘피다와의 제휴를 발표했다. 엘피다는 휴대전화용 DRAM 기술에 강점을 가지고 있어 스팬션은 MCP를 위한 파트너를 확보하게 됐다. 한편 엘피다는 지난해 말 플래시 메모리 사업에 진출한다고 발표한 바 있다.독주 견재책인가, 생존 위한 자구책인가이처럼 플래시 메모리를 제조하는 반도체 업체들이 잇따라 합종연횡을 추진하는 이유는 시장을 선점하거나 견고히 하기 위한 포석이 주된 이유다. 특히 선점 효과가 큰 반도체 산업에 있어서 선발 업체일수록 많은 흑자를 통해 가격 경쟁력과 추가 투자자금을 얻고, 이를 이용해 후발업체와의 경쟁을 더욱 벌릴 수 있다. 시장에 늦게 진입한 기업은 자금력이나 기술력 중 어느 하나도 갖추지 못하면 사업을 포기할 수밖에 없다. DRAM에서 과감한 투자로 톡톡히 재미를 본 삼성전자가 낸드 플래시 메모리 사업에 집중 투자하면서 단기간에 세계 최대의 플래시 메모리 제조사가 된 것은 이 같은 현실을 뒷받침해 준다.반면 일본의 르네사스 테크놀로지는 하이닉스반도체에게 낸드 플래시 메모리 시장에서 3위 자리를 내어주며 추락을 거듭하고 있다. 결국 수년 내로 플래시 메모리 사업을 정리할 것이라고 발표했다. 또한 지난해 11월 인피니언 이사회는 메모리 사업부 분사를 승인해 올 7월 가시적인 모습이 들어날 것으로 보인다. 인피니언의 메모리 사업부가 독자적인 노선을 갖추게 될지 아니면 낸드 플래시 사업을 놓치고 싶지 않은 몇몇 메모리 업체와 합작이나 독립 법인을 설립하게 될 지는 아직 그 누구도 쉽게 예상할 수 없는 상황이다. 하지만 동종업계 간의 연합이나 협력만이 치열한 플래시 메모리 시장에서 살아남기 위한 유일한 방법은 아니다.스팬션의 신재승 차장은 “스팬션은 동종 업계와의 협력보다 퀄컴, TI, 프리스케일, 아나로그디바이스 같은 업체들과의 협력관계 유지에 초점을 맞추고 있다”며 “휴대전화의 핵심 부품들을 생산하는 업체들이야말로 플래시 메모리 제조업체의 중요한 파트너”라고 설명했다. 이는 플래시 메모리 제조업체가 비 플래시 메모리 제조업체와 긴밀한 협력관계를 유지하는 것도 성장을 위한 중요한 한 가지 방법임을 시사한다.특화된 메모리, 무엇이 있나노어 방식과 낸드 방식은 각각의 장단점을 가지고 있다. 이러한 장단점은 설계 구조가 다른 태생적 한계로 인한 것으로서 몇몇 메모리 업체는 각사의 단점을 보완하는 여러 가지 대안 제품을 강구중에 있다.휴대전화용으로 최적, MCP(Multi Chip Package) 메모리MCP(Multi Chip Package) 메모리는 고부가가치 휴대전화 제조사들에게 유용한 제품이 되고 있다. MCP는 여러 종류의 메모리 칩을 1개의 패키지에 쌓아올린 다중 칩으로, 응용 제품에 따라 필요한 메모리를 조합, 다양한 기능을 구현하며 휴대전화 등 모바일기기의 공간 효율화에 크게 기여할 수 있다. 휴대전화 등 모바일 기기에 주로 사용되며 낸드/노어 플래시 메모리, DRAM, SRAM 등 기존에 각각 사용되던 메모리를 하나의 패키지로 복합화한 것이기 때문에 휴대전화의 다기능 소형화 추세에 적합한 제품이다.삼성전자에서 개발한 원낸드는 낸드 플래시 메모리를 기반으로 SRAM과 논리회로를 통합한 것으로 쓰기 속도가 기존 노어 플래시보다 수십 배 빠르다. 읽기 속도는 기존 낸드 플래시보다 수 배 빨라 그동안 휴대전화의 최적 메모리로 사용돼 온 노어 플래시 메모리를 겨냥하고 있다. 삼성전자는 원낸드의 구동을 위한 소프트웨어(OneNANDTM LLD)를 인터넷을 통해 배포중이며, 이를 이용해 모바일 제품 제조업체들이 원낸드를 시범적으로 구동해 볼 수 있는 등 제조과정의 효율성을 높일 수 있다. 원낸드는 128Mb부터 4Gb까지의 제품이 생산되고 있다.스팬션도 이에 뒤질세라 미러비트 기술에 기반한 오어낸드 플래시 메모리를 발표, 최근에는 1Gb 용량의 제품을 개발한 상태다. 스팬션의 오어낸드는 코드 저장용 노어 플래시 메모리 기반에 DRAM, SRAM 등이 포함됐다. 비트 오독률이 낮고 논리회로와의 혼재가 가능하며 오류 정정 회로와 소프트웨어를 전보다 간단하게 구성 가능하다.최근 도시바가 원낸드 진영에 합류를 발표했고, 오는 2사분기 출시 예정인 하이닉스와 도시바의 ‘DOC H3’까지 가세함으로써 차세대 퓨전메모리 시장을 둘러싼 경쟁은 한층 달아오를 전망이다.아이서플라이에 의하면 전세계 MCP 시장은 지난해 약 50억 달러, 2008년에는 76억 달러로 확대될 것으로 전망되며 대용량 MCP의 최대 시장인 3G 휴대전화 생산은 지난해 4,200만 대에서 2008년까지 2억 4,000만 대로 늘어날 것으로 예상된다.임베디드 시스템용 시리얼 플래시 메모리대다수 임베디드 시스템은 하드디스크 같은 2차 저장장치를 갖지 않기 때문에 임베디드 시스템에 이용할 수 있는 메모리 칩은 ROM과 RAM이다. 이 기능을 구현하기 위해 어떤 메모리가 필요한 지에 따라서 개발자가 프로그램 크기와 데이터 크기를 결정할 수 있다. 임베디드 시스템은 플래시 메모리를 이용해 프로그램을 저장하기 때문에 메모리 관리는 임베디드 시스템 설계에서 매우 중요한 요소다.인텔과 스팬션 그리고 ST마이크로는 임베디드 시스템을 위한 전용 노어 플래시 메모리를 내놓고 있다. 특히 시리얼 플래시 메모리의 경우 정보를 직렬 방식으로 1회당 1비트씩 읽기 때문에 연결 회수 및 핀 수가 적게 필요해 비용 절감, 보드 레이아웃의 간소화 및 여러 임베디드 디자인의 폼팩터가 줄어드는 장점이 있다. 시리얼 플래시 메모리는 이러한 장점으로 광학 및 하드디스크 드라이브, WLAN, DSL 케이블, 라우터, PC BIOS, DVD/CD 플레이어 및 레코더, 기타 전자기기 등 광범위한 임베디드 애플리케이션 분야에서 유용하게 사용할 수 있다.모바일 및 셋톱박스 보안용 메모리디지털 컨수머 환경의 발전으로 애플리케이션 내에는 더 많은 코드 및 데이터 관리 기능이 필요하게 되었다. 셋톱박스에 사용되는 노어 플래시 메모리는 부트 코드, 애플리케이션 코드, 특정 블록에 있는 중요한 데이터를 저장한다. ST마이크로의 경우 셋톱박스 및 휴대전화를 위해 보안 기능이 활성화된 노어 플래시 Krypto 제품군을 내놓고 있다. ST마이크로의 이창은 이사는 “특정 애플리케이션을 위한 플래시 메모리 제품을 시장에서 요구할 때 그에 맞춰서 제품을 공급함으로써 시장을 리드할 수도 있다”며 “ST마이크로의 Krypto는 쓰기는 물론 읽기 보호 기능까지 적용된 메모리로서 해킹에 대한 위험을 줄여준다”고 설명했다.인텔 역시 특정 애플리케이션을 위해 특화된 보안 기능을 내장한 플래시 메모리를 2008년에 출시할 예정이다. 로직을 잠궈 데이터를 못 지우게 하는 기능 및 한 번 쓰면 그 다음에는 임의로 삭제가 불가능한 보안기능이 들어 있는 플래시 메모리는 이미 생산중에 있다.차세대 메모리 대권 ‘탐색전’차세대 메모리에 관해서 여러 제조업체들은 로드맵을 확정짓지 못한 채 시장변화 가능성에 대비해 다양한 연구를 진행중에 있다. 삼성전자의 경우 PRAM과 관련된 핵심 특허를 가지고 있는 오보닉스와 관련 특허 계약을 체결하고 차세대 메모리로 PRAM을 집중 육성한다는 계획을 밝혔다. 이미 지난해 9월, 삼성전자는 256Mb 용량의 PRAM을 개발 완료해 발표했다. PRAM의 경우 기존 플래시 메모리와 달리 블록 저장방식이 아니라 특정 데이터만 저장하고 지우는 기능이 가능해 속도를 대폭 향상시킬 수 있다. 인텔과 ST마이크로 등도 PRAM을 개발중인 것으로 알려졌으며 후지쯔와 마쓰시타전기산업 등은 FRAM, NEC/도시바 연합과 프리스케일은 MRAM에 대한 연구를 추진중이다.차세대 메모리의 방향과 관련해 스팬션의 신재승 차장는 “스팬션의 모든 플래시 메모리 제품군은 미러비트 기술을 이용해 만들고 있고 앞으로의 제품도 미러비트에 기반해 발전시켜갈 것”이라며 “차세대 메모리는 여러 가지를 염두해 두고 개발중에 있으나 구체적인 방식은 정해진 것이 없다”고 밝혔다. 인텔의 코지 모토모리 매니저 역시 “인텔의 메모리 기술은 20년 이상의 역사 속에서 많은 투자와 새로운 제품을 개발하고 있다. 또한 차세대 메모리 개발에도 지속적인 투자를 하고 있지만 아직 어느 쪽이 성공할지는 모른다”고 차세대 메모리의 향방에 대해서 다소 신중한 입장을 밝혔다.모바일 기기 시장의 기술경향은 컨버전스로 계속 질주하며 복잡하고 요구사항도 많아졌다. 단순한 프로그램 실행용 코드를 저장하던 플래시 메모리는 이제 덩치가 커진 OS는 물론, 수백 곡의 디지털 음악과 수천 장의 사진까지도 저장할 수 있다. 과거에는 메모리에 무엇을 담을 것인가에 대해 최종 사용자는 관심도 없었으며 알 필요조차 없었다. 그러나 이제는 사용자가 메모리의 사용에 있어 주체가 되었고, 제조업체는 충분한 공간을 마련해줘야 하는 상황이다. 플래시 메모리 제조업체는 이러한 시장의 요구에 맞춰 다양한 방식과 세분화된 기능, 그리고 풍부한 용량의 제품으로 치열하게 경쟁중이다.플래시 메모리 시장은 노어 방식이든 낸드 방식이든 간에 확대일로에 있고 서로 다른 장점을 최대한 살리며 발전하고 있다. 그러나 이 같은 ‘확대’와 ‘발전’이 단순한 용량 증가나 특정 방식의 주도권 획득을 의미하는 것은 아니다. 현재는 ‘적자생존’ 보다 ‘적재적소’가 플래시 메모리 시장의 가장 현실적인 대안이자 요구사항이기 때문이다.

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김가희 (webmaster@techworld.co.kr)

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