SK하이닉스 사업보고서 (2024.12)
6. 주요계약 및 연구개발활동

가. 주요 계약

계약 상대방	항목	내용	비고

Rambus Inc.	계약 유형	특허 크로스 라이선스 계약	-

계약 기간	2013년 7월 1일~2034년 6월 30일

목적 및 내용	라이선스 계약을 통해 반도체 전 제품 기술 관련 램버스 보유 특허에 대한 사용권한을 확보하여 향후 분쟁 가능성 해소

기타 주요내용	-

Intel Corporation	계약 유형	영업양수도	-

계약 체결일	2020년 10월 20일 체결

목적 및 내용	Intel의 NAND 사업 영업양수

기타 주요내용	계약금액은 US$90억이며, 2차에 걸쳐 지급될 예정* 관련 공시: 2020년 10월 22일 주요사항보고서(영업양수결정)

※ 최근 5년간의 주요계약 기준나. 연구개발활동

1. 연구개발 담당조직당사는 보고서 제출일 현재 선행기술연구소 및 기반기술연구소, Solution개발연구소 등에서 연구개발 활동에 주력하고 있습니다.

2. 연구개발비용(단위: 백만원)

과목	제77기	제76기	제75기	비고

연구개발비용	원 재 료 비	104,687	100,174	123,839	-

인 건 비	1,612,207	877,633	1,332,187	-

감 가 상 각 비	531,223	597,198	572,380	-

위 탁 용 역 비	426,303	307,279	341,454	-

기 타	2,280,027	2,306,121	2,535,473	-

연구개발비용 합계	4,954,447	4,188,404	4,905,334	-

회계처리	연구개발비(비용)	4,536,723	3,837,907	4,576,383	-

개발비(무형자산)	417,724	350,497	328,951	-

연구개발비 / 매출액 비율[연구개발비용계÷당기매출액×100]	7.5%	12.8%	11.0%	-

매 출 액	66,192,960	32,765,719	44,621,568	-

※ 한국채택국제회계기준에 따라 연결 기준으로 작성되었습니다.

다. 연구개발 실적

구분	연구과제명	기대효과

제77기	1) 서버용 DRAM	[1cnm DDR5]ㆍ세계 최초 10나노급 6세대* DRAM (1cnm) 16Gb DDR5 개발 완료- EUV 특정 공정에 신소재를 개발 적용하고, 전체 공정 중 EUV 적용 공정 최적화를 통해 원가 경쟁력을 확보. 설계 기술 혁신도 병행해 이전 세대인 1b 대비 생산성을 30% 이상 향상- 동작 속도는 8Gbps로, 이전 세대 대비 11% 빨라졌고 전력효율은 9% 이상 개선됨. AI 시대가 본격화되면서 데이터센터의 전력 소비량이 늘어나는 가운데, 클라우드 서비스를 운영하는 글로벌 고객들이 당사 제품을 데이터센터에 적용하면 전력 비용을 이전보다 최대 30%까지 줄일 수 있을 것으로 기대
(*) 6세대: 10나노급 Tech Node 부터 세대를 구분하고 있으며, 1x(1세대)-1y(2세대)-1z(3세대)-1a(4세대)-1b(5세대)에 이어 1c는 6세대로 명명하고 있음

2) 모바일용 DRAM	[GDDR7]ㆍ현존하는 최고 성능의 GDDR7 개발 완료한 후 공개 연내 양산 시작- 이전 세대보다 60% 이상 빠른 32Gbps(초당 32기가비트)의 동작 속도가 구현됐고, 사용환경에 따라 최대 40Gbps까지 속도가 높아짐. 최신 그래픽카드에 탑재돼 초당 1.5TB(테라바이트) 이상의 데이터를 처리할 수 있게 해주며, 이는 FHD(Full-HD)급 영화(5GB) 300편 분량의 데이터를 1초 만에 처리- 제품 개발 과정에서 초고속 데이터 처리에 따른 발열 문제를 해결해 주는 신규 패키징(Packaging) 기술 도입, 전력 효율은 이전 세대 대비 50% 이상 향상 [1bnm LPDDR5X]ㆍ AI 向 Server 확장 대응을 위한 LPDDR5X 기반 Server 대응 제품 양산 시작- 10나노 5세대 16Gb LPDDR5 제품으로 6월 개발 완료 후 10월 양산 시작됨- 이전 세대의 9.6Gbps 보다 약 10% 향상된 10.7Gbps 동작속도 구현 및 전력 효율은 최대 15%까지 절감됨- Module 형태의 새로운 Form Factor인 SOCAMM** 및 LPCAMM*** 형태로 AI向 Server 및 PC 시장 대응 예정 (*) GDDR(Graphics DDR): 국제반도체표준화기구(JEDEC)에서 규정한 그래픽 DRAM의 표준 규격 명칭. 그래픽을 빠르게 처리하는데 특화한 규격으로 3-5-5X-6-7로 세대가 바뀌고 있음. 최신 세대일수록 빠른 속도와 높은 전력 효율성을 가지며 최근 그래픽을 넘어 AI 분야에서도 활용도가 높은 고성능 메모리로 주목받고 있음(**) SOCAMM: Small Outline Compression Attached Memory Module(***) LPCAMM: Low Power Compression Attached Memory Module

3) 모바일용 NAND	[ZUFS 4.0]ㆍ온디바이스(On-Device) AI용 모바일 낸드 솔루션 제품 'ZUFS*(Zoned UFS) 4.0' 개발, 낸드에서도 AI 메모리 시장 선도 예상- 스마트폰 등 모바일 기기에서 온디바이스(On-Device) AI를 구현하는 데 최적화된 메모리로 업계 최고 성능 구현- ZUFS 4.0 제품 양산에 들어갈 계획이며, 양산 제품은 향후 글로벌 기업들이 내놓을 온디바이스(On-Device) AI 스마트폰들에 탑재될 예정 (*) ZUFS(Zoned Universal Flash Storage): 디지털카메라, 휴대전화 등 전자제품에 사용되는 플래시 메모리 제품인 UFS의 데이터 관리 효율이 향상된 제품. 이 제품은 유사한 특성의 데이터를 동일한 구역(Zone)에 저장하고 관리해 운용 시스템과 저장 장치 간의 데이터 전송을 최적화함

4) HBM DRAM	[HBM3E]ㆍHBM3의 확장버전인 초고성능 AI 메모리로, 세계 최초로 본격 양산하여 고객 납품- 초당 최대 1.18TB(테라바이트) 이상의 데이터를 처리하며, 이는 FHD(Full-HD)급 영화(5GB) 230편 분량이 넘는 데이터를 1초만에 처리하는 수준임- 어드밴스드(Advanced) MR-MUF** 공정을 적용해 제품의 열 방출 성능을 이전 세대 대비 10% 향상 (*) HBM(High Bandwidth Memory): 여러 개의 DRAM을 수직으로 연결해 기존 DRAM보다 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고부가가치, 고성능 제품(**) MR-MUF: 반도체 칩을 쌓아 올린 뒤 칩과 칩 사이 회로를 보호하기 위해 액체 형태의 보호재를 공간 사이에 주입하고 굳히는 공정임. 칩을 하나씩 쌓을 때마다 필름형 소재를 깔아주는 방식 대비 공정이 효율적이고 열 방출에도 효과적인 공정으로 평가 받음

5) PC용 SSD	[PCB01]ㆍ온디바이스(On-Device) AI* PC에 탑재되는 PCIe** 5세대 SSD(Solid State Drive) 제품- 업계 최고 속도가 구현된 제품으로, 연속 읽기 속도는 초당 14GB(기가바이트), 연속 쓰기 속도는 초당 12GB로 이전 세대 대비 2배- 이전 세대 대비 전력 효율이 30% 개선되어 대규모 AI 연산 작업 시 효율성을 높이는데 기여- SLC*** 캐싱 기술을 적용하여 낸드의 저장 영역인 셀 일부를 처리 속도가 빠른 SLC로 동작하게 해 필요한 데이터만 신속하게 읽고 쓸 수 있게 하여 AI 서비스 외 일반 PC 작업 속도 개선에도 도움을 줌 (*) 온디바이스(On-Device) AI: 클라우드 기반 AI 서비스와는 달리, 스마트폰이나 PC와 같은 단말 내에서 바로 AI 연산과 추론을 수행하는 개념(**) PCIe(Peripheral Component Interconnect Express): 디지털 기기의 메인보드에서 사용하는 직렬 구조의 고속 입출력 인터페이스(***) 낸드는 한 개의 셀(Cell)에 몇 bit(비트)의 데이터를 저장하느냐에 따라 SLC(Single Level Cell, 1bit)-MLC(Multi Level Cell, 2bit)-TLC(Triple Level Cell, 3bit) 등으로 규격이 나뉨. 정보 저장량이 늘어날수록 같은 면적에 더 많은 데이터를 저장할 수 있지만 속도와 안정성은 떨어지며, SLC는 필요한 데이터에 한해 처리 속도를 높여주는 기능을 함

6) 321단 4D NAND	[321단 1Tb(테라비트) TLC(Triple Level Cell)* 4D 낸드플래시 양산 돌입]- 이전 세대인 238단 대비 생산성 59% 향상 및 에너지 사용량 10% 감소로 전력소모 절감 효과 (*) TLC(Triple Level Cell): 낸드플래시는 한 개의 셀(Cell)에 몇 개의 정보(비트 단위)를 저장하느냐에 따라 SLC(Single Level Cell, 1개)-MLC(Multi Level ?Cell, 2개)-TLC(Triple Level Cell, 3개)-QLC(Quadruple Level Cell, 4개)-PLC(Penta Level Cell, 5개) 등으로 규격이 나뉨

7) 서버용 CMM	[CMM-DDR]- 메모리 확장 기능을 가진 차세대 메모리 제품으로 서버 DIMM 한계점을 해결하기 위한 자사 첫 DRAM Solution 제품 출시- 10나노급 4세대(1anm) 24Gb DDR5 칩 기반 96GB 제품으로 CXL 2.0+ Spec. 지원함

8) eSSD용 SSD	[PS1012]ㆍAI 데이터센터용 QLC* 기반 고용량(61TB) PCIe** 5세대 SSD 제품- 데이터 전송 속도는 32GT/s***(초당 기가트랜스퍼)이며, 순차 읽기 성능은 13GB/s(초당 기가바이트)로 이전 세대 대비 2배 향상됨- OCP**** 2.0 버전을 지원하여 글로벌 AI 고객들의 여러 데이터센터 서버 장치와 호환성을 높임 (*)QLC(Quadruple Level Cell): 낸드플래시 한 개의 셀(Cell)에 4개의 정보(비트 단위)를 저장할 수 있음(**)PCIe(Peripheral Component Interconnect Express): 디지털 기기의 메인보드에서 사용하는 직렬 구조의 고속 입출력 인터페이스(***)GT/s(Giga-Transfers per second): 초당 전송(Transfer)되는 동작(Operation) 또는 정보의 수(****)OCP(Open Compute Project): 전 세계 데이터센터 관련 주요 기업들이 참여해 초고효율 데이터센터 구축을 위한 하드웨어, 소프트웨어 및 eSSD의 표준을 논의하는 국제 협의체

구분	연구과제명	기대효과

제76기	1) 모바일용 DRAM	[LDPPR5T]ㆍ현존 최고속 모바일용 D램인 'LPDDR5T*(LPDDR5 Turbo)' 개발- 작년 양산에 성공한 LPDDR5X의 성능을 업그레이드한 제품으로, 동작속도를 LPDDR5X 대비 13% 빨라진 초당 9.6Gb까지 향상- 국제반도체표준화기구(JEDEC)가 정한 최저 전압 기준인 1.01~1.12V(볼트)에서 작동하여 속도는 물론, 초저전력 특성도 동시에 구현[LPDDR5X 24GB 패키지]ㆍLDDDR5X에 이어 모바일 DRAM으로는 현존 최초로 24GB까지 용량을 높인 패키지를 양산하여 글로벌 스마트폰 제조사에 공급- HKMG** 공정을 도입하여 업계 최고 수준의 전력 효율과 성능을 동시에 구현- JEDEC 최저 전압 기준에서 작동하며, 데이터 처리 속도는 초당 68GB
(*) LPDDR(Low Power Double Data Rate): 스마트폰과 태블릿 등 모바일용 제품에 들어가는 D램 규격으로, 전력 소모량의 최소화를 목적으로 하고 있어 저전압 동작 특성을 갖고 있음.규격명에 LP(Low Power)가 붙으며, 최신 규격은 LPDDR 7세대(5X)로 1-2-3-4-4X-5-5X 순으로 개발됨(**) HKMG(High-K Metal Gate): 유전율(K)이 높은 물질을 D램 트랜지스터 내부의 절연막에 사용해 누설 전류를 막고 정전용량(Capacitance)을 개선한 차세대 공정. 속도를 빠르게 하면서도 소모 전력을 줄일 수 있음. 당사는 지난해 11월 모바일 DRAM에는 세계 최조로 HKMG 공정을 도입해 LPDDR5X 양산에 성공한 바 있음

2) HBM DRAM	[12단 적층 HBM3]ㆍ세계 최초로 D램 단품 칩 12개를 수직 적층해 현존 최고 용량인 24GB(기가바이트)를 구현한 HBM3* 신제품 개발- 기존 HBM3의 최대 용량은 D램 단품 칩 8개를 수직 적층한 16GB였으나, 기존 대비 40% 얇은 D램 단품 칩 12개를 수직으로 쌓아 16GB 제품과 같은 높이로 제품을 구현- 어드밴스드(Advanced) MR-MUF**와 TSV*** 기술을 적용한 제품으로, 공정 효율성과 제품 성능 안정성이 강화됨[HBM3E]ㆍHBM3의 확장(Extended) 버전- 초당 최대 1.15TB(테라바이트) 이상의 데이터를 처리할 수 있음- 어드밴스드 MR-MUF 최신 기술을 적용해 제품의 열 방출 성능을 기존 대비 10% 수준 향상- 하위 호환성****을 갖춰, 고객은 HBM3를 염두에 두고 구성한 시스템에서도 설계나 구조 변경 없이 신제품을 적용 가능
(*) HBM(High Bandwidth Memory): 여러 개의 D램을 수직으로 연결해 기존 D램보다 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고부가가치, 고성능 제품
(**) MR-MUF: 반도체 칩을 쌓아 올린 뒤 칩과 칩 사이 회로를 보호하기 위해 액체 형태의 보호재를 공간 사이에 주입하고, 굳히는 공정. 칩을 하나씩 쌓을 때마다 필름형 소재를 깔아주는 방식 대비 공정이 효율적이고, 열 방출에도 효과적인 공정으로 평가 받음
(***) TSV(Through Silicon Via): D램 칩에 수천 개의 미세한 구멍을 뚫어 상층과 하층 칩의 구멍을 수직으로 관통하는 전극으로 연결하는 어드밴스드 패키징(Advanced Packaging) 기술. 이 기술이 적용된 SK하이닉스의 HBM3는 FHD(Full-HD) 영화 163편을 1초에 전송하는, 최대 819GB/s(초당 819기가바이트)의 속도를 구현(****) 하위 호환성(Backward Compatibility): 과거 버전 제품과 호환되도록 구성된 IT/컴퓨팅 시스템 내에서 신제품이 별도로 수정이나 변경 없이 그대로 쓰일 수 있는 것을 의미

3) 서버용 DRAM	ㆍ현존 D램 중 가장 미세화된 10나노급 5세대(1b) 기술 개발을 완료하고, 해당 기술이 적용된 서버용 DDR5를 인텔에 제공하여 '인텔 데이터센터 메모리 인증 프로그램' 검증 절차에 돌입- 제공된 DDR5제품은 동작속도가 6.4Gbps로, 현재 시장에 나와 있는 DDR5 중 최고 속도를 구현- HKMG 공정을 적용해 1a DDR5 대비 전력 소모를 20% 이상 절감

4) 모바일 및 PC용 cSSD 솔루션 제품	ㆍ지난 8월 개발에 성공한 238단 4D 낸드플래시 양산 시작 및 이를 기반으로 스마트폰과 PC용 cSSD(Client SSD) 솔루션 제품을 개발해 스마트폰을 생산하는 해외 고객사와 함께 제품 인증 과정 진행- 238단 낸드는 이전 세대인 176단보다 생산효율이 34% 높아져 원가 경쟁력이 크게 개선됨- 데이터 전송 속도는 초당 2.4Gb로 이전세대보다 50% 빨라졌으며, 읽기/쓰기 성능 또한 약 20% 개선되어 해당 제품을 사용하는 스마트폰과 PC 고객에게 향상된 성능을 제공할 예정

5) 모바일 UFS	ㆍ차량용 반도체 판매를 위해 제품 공급자가 필수로 구축해야하는 프로세스를 차세대 메모리 솔루션 제품인 Mobile UFS로 한국 반도체 기업 최초 ASPICE* 레벨2 인증 획득- 독일 최대 전기ㆍ전자 기업인 지멘스(Siemens)의 인증 솔루션을 SK하이닉스의 디지털 전환 기술에 접목하여 연평균 20% 이상 성장세가 예상되는 차량용 반도체 시장에 UFS(Universal Flash Memory), SSD(Soild State Drive) 등 당사 낸드 솔루션 제품 공급을 늘리며 수익성을 높여나갈 것으로 기대 (*) ASPICE(Automotive Software Process Improvement Capability dEtermination): 자동차용 부품 생산업체의 소프트웨어 개발 프로세스 신뢰도와 역량을 평가하기 위해 유럽 완성차 업계가 제정한 자동차 소프트웨어 개발 표준

6) 서버용 eSSD	ㆍ당사 첫 Datacenter향 16채널 Gen5 eSSD 제품 개발- Datacenter향 고성능 제품으로 현존하는 16채널 PCle 5세대 적용 제품 중 가장 뛰어난 성능을 구현하였으며, 미주고객 대상으로 샘플링 진행 중

7) Client cSSD	ㆍIn-house SoC 기술이 적용된 238단 DRAMless* cSSD 제품 개발- 뛰어난 성능과 238단 NAND를 통한 원가 경쟁력으로 cSSD 시장에서 경쟁력 높은 제품 공급 가능해짐- 현재 Major 3개 업체 대상으로 샘플 제공하여 평가 진행 중 (*) DRAMless: DRAM을 미탑재한 SSD 제품

8) 그래픽용 DRAM	[GDDR7]ㆍ 그래픽 전용 고성능 DRAM인 GDDR의 신규 Mode Change 제품인 GDDR7을 1anm Tech 로 개발 완료- 기존 20Gbps GDDR6 대비 32Gbps GDDR7 Speed 특성 확보 및 Power Efficiency 47% 개선- 주요 SoC 적기 진입 및 사용화로 향후 차세대 GPU, Game Console, Workstation 등 프리미엄 그래픽 수요에 적기 대응

구분	연구과제명	기대효과

제75기	1) Client SSD	ㆍ176단 DRAMless* cSSD(Client SSD) 제품 개발- 자사 첫 176단 DRAMless cSSD PCIe 4세대 제품 개발에 성공- Solidigm의 3rd Party 관리 경험ㆍ역량과 SK하이닉스 Solution의 검증ㆍ역량을 기반으로 개발 성공한 첫 사례임

2) 238단 4D NAND	ㆍ238단 512Gb(기가비트) TLC(Triple Level Cell)* 4D 낸드플래시 샘플 출시- 2020년 12월, 176단 낸드플래시 개발 이후 차세대 기술 개발에 성공- 초당2.4Gb의 데이터 전송 속도로 이전 세대인 176단 대비 50% 향상 및 에너지 사용량 21% 감소로 전력소모 절감 효과 (*) TLC(Triple Level Cell): 낸드플래시는 한 개의 셀(Cell)에 몇 개의 정보(비트 단위)를 저장하느냐에 따라 SLC(Single Level Cell, 1개)-MLC(Multi Level Cell, 2개)-TLC(Triple Level Cell, 3개)-QLC(Quadruple Level Cell, 4개)-PLC(Penta Level Cell, 5개) 등으로 규격이 나뉨

3) 차세대 지능형 메모리반도체 PIM	ㆍ연산 기능을 갖춘 차세대 지능형 메모리반도체인 PIM*(Processing-In-Memory) 적용 제품 개발- PIM 적용된 첫 제품인 GDDR6-AiM(Accelerator** in Memory) 샘플 개발- 초당 16기가비트(Gbps) 속도로 데이터를 처리하는 GDDR6 메모리에 연산 기능이 더해진 차세대 메모리 제품- 기존 동작 전압인 1.35V보다 낮은 1.25V에서 구동되어, 데이터 이동을 줄여 CPU/GPU에서 발생하는 소모 전력을 감소시키는 효과 (*) PIM: 메모리 반도체에 연산 기능을 더해 인공지능(AI)과 빅데이터 처리 분야에서 데이터 이동 정체 문제를 풀어낼 수 있는 차세대 기술(**) Accelerator(가속기): 각종 정보 처리와 연산에 특화 설계한 칩(Chip)을 사용해 만든 특수 목적의 하드웨어(Hardware) 장치를 통칭

4) 기업용 SSD	ㆍSK하이닉스가 인텔 NAND사업부를 인수한 이후 3개월 만에 공개한 양사 기술력을 결합한 SSD 신제품인 P5530 출시- SK하이닉스의 주력제품인 128단 NAND와 Solidigm의 컨트롤러를 결합한 고성능 SSD- PCIe 4세대(Gen4) 인터페이스를 지원하며, 용량은 1TB, 2TB, 4TB 총 3가지

5) 서버용 D램 MCR DIMM	ㆍ세계 최고속 서버용 D램 제품인 'DDR5 MCR DIMM*' 샘플 개발- 동작 속도가 초당8Gb(기가비트) 이상으로, 초당4.8Gb인 서버용 DDR5보다 80% 이상 향상- 데이터 버퍼(Buffer**)를 사용하여 D램 모듈의 기본 동작 단위인 랭크 2개가 동시 작동하도록 설계 (*) DDR(Double Data Rate): 서버와 PC에 주로 들어가는 D램 규격으로, 현재 5세대인 DDR5까지 개발됨. MCR DIMM(Multiplexer Combined Ranks Dual In-line Memory Module)은 여러 개의 D램이 기판에 결합된 모듈 제품(**) 버퍼(Buffer): D램 모듈 위에 같이 탑재되어 D램과 CPU 사이의 신호 전달 성능을 최적화하는 부품. 고성능과 안정성이 요구되는 서버용 D램 모듈에 주로 탑재