낸드(NAND)형 플래쉬 메모리란..?
전원을 꺼도 데이터가 소실되지 않고 보존되는 비휘발성 메모리인 ROM의 종류에는 제조자에 의하여 공장에서 프로그램되는 mask ROM과 전기적으로 프로그래밍과 소거가 반복적으로 가능한 EEPROM 등의 여러 종류가 있다. Flash 메모리는 기존 EEPROM셀의 구성과 동작을 변형한 것으로 그 명칭은 1984년 도시바가 Flash EEPROM이라는 이름으로 논문을 발표한 것에서 유래되었다. Flash 메모리는 전기적 소거 동작이 원하는 Block, Sector 또는 전체 chip 단위로 수행되고, 프로그램은 한 개의 비트 단위로도 수행할 수 있도록 Architecture를 구성한 EEPROM의 개량된 형태를 가리키는 것이다. Flash 메모리는 기억 단위가 섹터로 분할되어 Format되는 디스크 형 보조기억 장치와 그 구조가 유사하다.
Flash 메모리의 Architecture는 크게 비트 선과 접지선 사이에 셀이 병렬로 배치된 NOR형 구조와 직렬로 배치된 NAND형 구조로 나눌 수 있고, 다시 NOR형은 그 변형 구조인 AND형, DINOR형, VGA(Virtual Ground Array)형으로 나눌 수 있다. NOR형은 read와 program 동작을 위한 address decoding을 DRAM의 것과 유사하게 구성하여 주변회로가 간단해지고 read access time이 작아지는 장점이 있으나 각 셀마다 비트선의 접촉전극이 필요하므로 NAND형에 비하여 셀 면적이 커지는 단점이 있다. NAND 형은 읽기 동작에 앞서 먼저 해당 block을 선택해야만 하고, 각 셀이 직렬로 연결되어 동작 저항이 크기 때문에 읽기 속도가 상대적으로 느리다는 단점이 있다. 한편 개량 NOR형은 기존의 NOR형과 NAND형의 장점을 취한 것으로 복수 개의 셀 트랜지스터를 공통 소스 선과 공통 비트 선 사이에 병렬로 구성하여 비트선의 접촉전극을 생략한 구조이다.
Flash 메모리 제품은 컴퓨터의 메모리 card 및 digital camera의 화상 데이터 저장 등에 쓰이는 카드형 제품과 컴퓨터의 BIOS(Built-in Operating System)나 이동전화기의 마이크로 코드 저장용으로 쓰이는 단일 칩 chip형 제품으로 구분할 수 있다.
Flash 메모리의 개발과 생산은 세계 주요 반도체 업체간의 공동개발 또는 위탁생산이라는 전략적 제휴를 통해 이루어지고 있다. NOR 구조의 제품에서는 미국의 인텔과 일본의 샤프, 그리고 미국 AMD와 일본 후지쯔의 제휴가 대표적이며, NAND형 제품에서는 일본의 도시바와 한국의 삼성전자가 제휴하였다.
고속 random access read 동작이 중요한 단일 칩형 제품에 있어서는 NOR형 구조를 채택한 인텔-샤프 진영과 AMD-후지쯔 진영이 전체 시장의 80% 이상을 장악하고 있다. NAND형은 그 구조 특성상 읽기 동작 시에 block 선택시간이 필요하고, random access 동작측면에서 크게 불리하기 때문에 단일 칩형 품목 대신 card 형 제품에 주력하고 있는 실정이다.
카드형 제품은 인텔과 AMD가 표준으로 주장하는 미니카드(Mini Card) 방식과 Sandisk 사의 PCMCIA 규격 방식이 현재 주도권 다툼을 벌이고 있다. PCMCIA 방식은 Plug and Play 기능을 지원하여 PCMCIA 슬롯에 카드를 삽입한 상태에서 별도의 구동 소프트웨어를 장착하지 않고도 기존의 Win 95 등의 운영시스템으로 직접구동이 가능하기 때문에 HDD 대치용으로 적합하다는 장점이 있고, 미니카드는 PCMCIA 방식의 카드보다 30% 정도 그 크기는 작지만, PCMCIA 슬롯에 카드를 삽입할 때 전용 소켓을 이용해야만 하고, 컴퓨터의 메모리로 이용될 때에는 FFS(Flash File System)이라는 소프트 웨어가 별도로 필요하다는 점이 단점으로 지적되고 있다. 디지탈 카메라용 플래시 필름에서는 Sandisk 사의 PCMCIA 규격을 채용한 Compact Flash 형이 현재 코닥, 캐논, 폴라로이드, 소니 등에서 디지털 카메라 규격으로 채택되었으며 업계의 표준으로 자리잡아가고 있는 상황이다. Flash 메모리 card의 응용 분야를 선도하는 기업은, 그 분야에서 가장 성공한 벤쳐 기업인 미국의 Sandisk이다.
DRAM에서는 세계적으로 성공한 국내 반도체 기업은 현재까지 Flash 메모리 제품에서는 성공적으로 시장에 진입하지 못하고 있다. 그 이유로는 여러 가지가 있겠으나, Flash 메모리의 응용 분야와 DRAM의 응용 분야가 다른 것이 한 요인이 되었다. Flash 메모리 시장은 표준화된 메모리 제품이 기존의 PC 등에 채용되는 방향으로 발전하는 것이 아니고, 새롭게 출현하는 휴대용 제품에서 새로운 응용분야가 생겨나고 있다. 그 대표적인 예가 Digital Camera의 Flash film과 휴대전화기에 채택 예정인 MMC(MultiMedia Card) 등이다. MMC는 휴대 전화기의 등의 slot에 착탈식 option으로 쓸 수 있는데 사전, 전화번호부, fax 송수신 data, 원하는 곳의 지도 등을 저장할 수 있는 것으로서 앞으로 보편적으로 사용될 것으로 전망된다. Flash 메모리의 세계시장 규모는 2000년에는 100억 불 이상으로 예상되고 있다. 메모리의 개발과 생산 능력이 세계적인 경쟁력을 가지고 있는 국내반도체 기업들에게는 Flash 메모리에 있어서도 큰 잠재력을 가지고 있으며, 앞으로의 기술 개발과 마케팅 방향이 매우 중요하다. Flash 메모리에 있어서도 DRAM과 같은 성공 신화가 만들어 질 수 있기를 기대한다.
