3D NAND (V-NAND)

3D NAND (V-NAND)

메모리 셀을 수평(2D)이 아닌 수직으로 적층하여 단위 면적당 저장 밀도를 획기적으로 높인 NAND 플래시 기술로, Samsung이 V-NAND 브랜드로 상용화 선도

특징: 수직 적층(Vertical Stacking), 고집적/대용량, 미세 공정 한계 극복, 셀 간 간섭 감소

기술 — Charge Trap vs Floating Gate

• •Floating Gate(부유 게이트): 2D NAND에서 사용, 전도체(폴리실리콘)에 전자 저장, 미세화 시 셀 간 간섭 심각
• •Charge Trap Flash(CTF): 3D NAND에서 주로 사용, 절연체(Si₃N₄)에 전자 포획, 셀 간 간섭 감소, 데이터 유지력 향상
• •Samsung V-NAND: CTF 방식, TCAT(Terabit Cell Array Transistor) 구조

적층 수 발전: 24단(2013) → 48단 → 64단 → 96단 → 128단 → 176단 → 236단+(2024~), 적층 수 증가 = 용량 증가

구조: 채널 홀(Channel Hole)을 수직으로 관통하여 셀 스트링 형성, 워드라인이 수평 확장

장점: 고집적(면적 대비 대용량), 셀 간 간섭 감소(CTF), 내구성 향상(더 큰 셀), 미세 공정 의존도 감소

단점: 제조 공정 복잡(고 종횡비 식각), 적층 수 증가 시 수율 저하, 원가 상승

비교

적용사례: Samsung V-NAND, SK hynix 4D NAND, Micron/Intel 3D NAND, 소비자/데이터센터 SSD

연관: NAND 플래시, SSD, FTL, SLC/MLC/TLC/QLC, 메모리 반도체