2D NAND와 3D NAND의 차이
2D NAND(플래너 NAND)는 플래시 셀을 웨이퍼 평면에 배열하는 구조로 2010년대 초반까지 주류였습니다. 삼성전자가 2013년 세계 최초로 3D 구조의 V낸드 양산을 시작한 이후, 업계는 수직 적층으로 옮겨 갔습니다. 지금은 적층 단수를 두고 각사가 경쟁하고 있으며, SK하이닉스는 321단 제품의 양산을 발표했습니다.
결론
2D NAND와 3D NAND의 가장 큰 차이는 용량을 늘리는 방법입니다. 2D NAND는 셀을 평면에 늘어놓고 미세화로 용량을 키웠지만, 10나노대 중반에서 셀 간 간섭이 커져 한계에 부딪혔습니다. 3D NAND는 셀을 수직으로 수백 단까지 쌓아 미세화에 기대지 않고 용량을 늘립니다. 오늘날 양산되는 NAND는 거의 모두 3D 구조입니다.
비교표
| 항목 | 2D NAND(플래너) | 3D NAND(수직 적층) |
|---|---|---|
| 셀 배치 | 웨이퍼 평면에 2차원 배열 | 수직 방향으로 수백 단 적층 |
| 용량을 늘리는 방법 | 셀 미세화 | 적층 단수 증가 |
| 미세화 한계 | 10나노대 중반에서 셀 간 간섭이 커짐 | 평면 미세화에 덜 의존(셀 크기는 비교적 큼) |
| 핵심 공정 과제 | 노광·미세 패터닝 | 깊은 채널 홀 식각, 다층 막의 균일한 증착, 막 응력 관리 |
| 칩당 용량 | 128Gb 수준이 상한 | 1Tb 이상 |
| 현황 | 구세대 제품 일부만 남음 | 현재 양산 NAND의 대부분 |
| 주요 제조사 | - | 삼성전자, SK하이닉스, 키옥시아, 샌디스크, 마이크론, YMTC |
적층 단수 경쟁과 공정의 어려움
적층 단수가 늘어날수록 셀을 관통하는 채널 홀을 더 깊게 뚫어야 하고, 위아래로 지름이 일정한 구멍을 만드는 식각 정밀도가 경쟁력을 좌우합니다. 그래서 수백 단을 한 번에 뚫지 않고 몇 개의 묶음(데크)으로 나눠 쌓은 뒤 잇는 방식이 쓰입니다. 쌓은 막이 많아질수록 웨이퍼 휨과 막 응력 관리도 어려워집니다. 셀 아래에 주변 회로를 두거나(셀 언더 페리), 셀과 회로를 다른 웨이퍼에서 만든 뒤 접합하는 방식도 쓰입니다.
셀당 비트 수: SLC·MLC·TLC·QLC
3D NAND는 셀 하나에 몇 비트를 저장하느냐에 따라 SLC(1비트), MLC(2비트), TLC(3비트), QLC(4비트)로 나뉩니다. 비트 수가 많을수록 용량과 가격 면에서 유리하지만, 쓰기 내구성과 속도는 떨어집니다. 데이터센터 SSD는 TLC가 주류이고, 읽기 위주의 대용량 저장에는 QLC 채택이 늘고 있습니다.
자주 묻는 질문
3D NAND는 2D NAND보다 수명이 짧나요?
셀당 비트 수를 늘리면 쓰기 내구성이 떨어지는 경향이 있지만, SSD 컨트롤러의 오류 정정과 웨어 레벨링, SLC 캐시 덕분에 일반 소비자가 체감할 만큼의 차이는 크지 않습니다.
V낸드는 3D NAND와 같은 말인가요?
V낸드는 삼성전자가 자사 3D NAND에 붙인 이름입니다. 셀을 수직(Vertical)으로 쌓는다는 뜻으로, 기술적으로는 3D NAND와 같은 범주입니다.
SSD의 TBW는 NAND 종류와 관계가 있나요?
관계가 있습니다. TBW(총 쓰기 가능 용량)는 NAND의 쓰기 내구성과 용량으로 정해지므로, 같은 용량이면 SLC, MLC, TLC, QLC 순으로 낮아지는 경향이 있습니다. 다만 컨트롤러 설계에 따라 크게 달라집니다.
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출처
- 半導体用語集：NAND型フラッシュメモリ（東京エレクトロン nanotec museum）
- Impact of Program–Erase Operation Intervals at Different Temperatures on 3D Charge-Trapping Triple-Level-Cell NAND Flash Memory Reliability（PubMed Central（米国国立医学図書館））
최종 업데이트: 2026년 10월 27일