"D램, DDR4, TSV?"

[아시아경제 원다라 기자] 전자·IT 산업에선 매일같이 기술혁신이 이뤄진다. 하루가 다르게 변하고 있는 새로운 기술 트렌드와 여러 번 듣고 봤지만 정확하게 의미를 알 수 없던 기술 용어들에 대한 상세한 설명을 통해 전자·IT 분야에 대한 이해를 돕는다.

⑤ D램?, DDR4?, TSV?
반도체는 메모리 반도체(기억장치)와 시스템 반도체(연산·제어장치)로 나뉜다. D램은 다이내믹 램(Dynamic Ram)의 줄임말로 전원이 꺼지면 기억중인 데이터가 사라지는 휘발성 메모리 반도체다. 컴퓨팅 메모리, 모바일 D램, 그래픽 D램, 컨슈머 D램등으로 활용되고 있다.

DDR은 이러한 D램의 동작 속도, 전압, 용량 등을 규정한 반도체 규격이다. SD→ DDR→DDR2→DDR3→DDR4로 바뀔 때마다 동작 속도는 2배씩 증가해왔다. 예를 들어 DDR1이 데이터 입출력 통로가 각각 하나인 2차선 도로라고 하면 DDR3는 8차선, DDR4는 16차선 도로를 가진 D램이라고 볼 수 있다. 전압도 DDR4로 갈수록 적게 요구된다.

▲SK하이닉스의 DDR4 D램

2001년 출시된 DDR은 200~400Mbps의 전송속도를 가졌고 지원용량은 64Mb~1Gb다. 동작전압은 2.5V다. 2004년 출시된 DDR2는 DDR보다 전송속도가 2배 빠른 400~800Mbps이다. 용량도 2배가량 증가된 1.8Mb에서 2Gb에 동작전압은 DDR보다 작은 1.8V다. 2008년 출시돼 가장 오래 범용되어 온 DDR3의 전송속도는 800~1600Mbps, 지원용량은 512Mb에서 4Gb다. 동작전압은 1.35V 또는 1.5V다. 가장 최근에 출시된 DDR4는 1600~3200Mbps, 지원용량은 64Mb~16Gb, 동작전압은 1.2V다.

이러한 D램의 발전이 거듭되는 동안 반도체 공정 전반에서는 선폭을 줄여 회로를 더 작고 세밀하게 만들어 성능을 높이는 데 집중해왔다. 반도체에서 쓰이는 'N나노 급'이라는 수치는 반도체 칩 회로 선폭을 의미하는데 선폭을 줄이면 동일한 반도체 공간에 더 많은 Cell(데이터를 저장할 수 있는 공간)을 만들 수 있기 때문이다.

하지만 이제는 반도체 발전에 있어 미세공정기술이 어느 정도 한계에 부닥쳤다는 평가다. 현재 기술 이상으로 선폭과 셀이 작아지면 셀에 저장되는 전자수가 줄어 안정성이 떨어지는데다 셀간 간격이 좁아지며 셀간 간섭 현상이 벌어지기 때문이다.

반도체 패키징 기술 중 기존 와이어 본딩 방식(좌)과 TSV방식(우)(='삼성반도체이야기' 캡쳐)

이에 최근 실리콘 관통 전극(TSV)라는 반도체 패키징 기술이 주목받고 있다. TSV란 D램 칩을 기존 와이어 본딩 방식 대신 수백 개의 미세한 구멍을 뚫고, 상단 칩과 하단 칩의 구멍을 수직으로 관통해 전극을 연결하는 패키징 기술이다. 기존 와이어(금선)를 이용한 패키징 방식에 비해 속도와 소비전력을 크게 개선할 수 있다. 메모리 셀을 적층하는 3차원 V낸드 기술과는 셀이 아닌 칩을 적층해 대용량을 구현한다는 점에서다르다.

지난 19일 삼성전자는 현존 최고 속도 D램보다 최대 7배 빠른 2세대 고대역폭메모리2(HBM2:High Bandwidth Memory2)를 양산한다고 밝혔다. SK하이닉스도 지난해 5월 TSV를 활용한 1세대 HBM D램을 양산하고 2세대 HBM D램 기술 개발을 진행중이다. 두 메모리 규격 모두 TSV 기술을 활용했다. 이에 업계에서는 다음 D램 규격인 DDR5를 TSV를 핵심기술로 활용한 제품이 될 것으로 예상하고 있다.

원다라 기자 supermoon@asiae.co.kr