[칩톡]"10나노 이하 D램 용량 100Gb로 확대" 삼성의 AI메모리 승부수

차세대 11나노급 D램 개발 순항
10나노 이하 D램에는 3D 신구조 도입
HBM3 양산 중, 차세대 HBM3E 샘플 공급 중

"압도적 기술력으로 D램과 낸드플래시의 집적도를 최고 수준으로 구현하겠다."(이정배 삼성전자 메모리사업부 사장)

삼성전자 메모리사업부를 총괄하는 이정배 사장은 AI(인공지능) 시대 삼성전자 메모리반도체 전략의 초점을 최고 수준의 D램·낸드 집적도 구현과 이를 통한 고성능·고용량·저전력 제품군 개발에 맞추고 있다. 미국 실리콘밸리에서 지난 20일(현지시간) ‘메모리 역할의 재정의’를 주제로 열린 ‘삼성 메모리 테크데이 2023’에서 이 사장은 이와 같은 삼성전자의 메모리솔루션 전략을 공개했다. 이번 전략은 이 사장이 앞서 삼성전자 반도체 뉴스룸을 통해 AI 시대 차별화된 메모리가 필요해진 환경을 언급하며 집적도 향상과 신규 메모리 솔루션 개발에 힘쓰겠다는 각오를 밝힌 것과 맥락을 같이한다.

10월 20일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 열린 '삼성 메모리 테크 데이 2023'에서 메모리사업부 이정배 사장이 발표를 하고 있는 모습.

삼성전자가 초거대 AI 시대를 주도할 차세대 메모리 솔루션에 전략 초점을 맞추고 있는 것은 현재 메모리반도체 시장이 IT기기 수요 둔화에 따른 부침을 겪고 있음에도 불구하고 앞으로 AI 시대를 맞아 고성장이 예고되기 때문이다. 시장조사기관 옴디아는 메모리반도체 시장 규모가 2022년 1440억달러에서 2023년 895억달러로 감소할 것이라고 내다봤다. 하지만 2024년부터 다시 증가세를 회복해 2024년 1102억달러, 2025년 1578억달러, 2026년 1845억달러, 2027년 1813억달러로 성장할 것으로 진단했다. 2023~2027년 연평균 성장률은 19.3%에 달한다.

1993년부터 30년간 세계 1위 메모리 솔루션 기업이란 타이틀을 지켜온 삼성전자 입장에서는 미래 30년을 위한 전략이 중요해졌다. 메모리의 주요 응용처가 PC→모바일→데이터센터→초거대 AI로 확장되고 있어 삼성전자는 방대한 데이터를 빠르게 처리하면서 비용을 줄이는 고성능·고용량·저전력 메모리는 물론 연산 기능을 갖춘 메모리에 대한 수요가 증가할 것이라고 판단했다.

◆차세대 11나노급 D램 개발 순항·HBM3E D램도 공개=삼성전자는 ‘삼성 메모리 테크데이 2023’에서 지난 5월 12나노급 D램 양산을 시작한데 이어 차세대 11나노급(1nm=10억분의 1m) D램도 업계 최대 수준의 집적도를 목표로 개발 중이라고 밝혔다. 앞으로 다가올 10나노 이하 D램 시대에도 대비하고 있다. 현재 10나노 이하 D램에서 새로운 3D 적층 구조 도입을 준비하고 있으며, 이를 통해 단일 칩에서 100Gb(기가비트) 이상으로 용량을 확장한다는 계획도 전했다.

이와는 별도로 9세대 V낸드에서 더블스택(Double Stack) 구조로 구현할 수 있는 최고 단수를 개발 중이다. 더블스택이란 쌓아 올린 저장 공간의 전기적 연결을 돕는 구멍을 두 번에 나눠 뚫는 방식을 말한다. 이미 내년 초 양산을 위한 동작 칩도 성공적으로 확보했다. 셀의 평면적과 높이를 감소시켜 체적을 줄이고, 단수를 높이는 핵심 기술로 1000단 V낸드 시대를 준비하고 있는 것이다.

삼성전자는 ‘삼성 메모리 테크데이 2023’에서 AI 시대 꼭 필요한 핵심 반도체로 떠오른 차세대 HBM3E D램(삼성전자의 5세대 HBM D램 제품) ‘샤인볼트’도 처음 공개했다. 삼성전자는 2016년 업계 최초로 고성능 컴퓨팅(HPC)용 HBM2를 상용화하며 HBM 시장을 본격적으로 개척했다. 이는 오늘날 AI 향 HBM 시장의 초석이 됐다. 그리고 지금은 HBM3 8단, 12단 제품을 양산하면서, 차세대 제품인 HBM3E 개발에도 성공했다.

첫 공개된 ‘샤인볼트’는 데이터 입출력 핀 1개당 최대 9.8Gbps의 고성능을 제공한다. 이는 초당 최대 1.2TB 이상의 데이터를 처리할 수 있는 속도(30GB 용량의 UHD 영화 40편을 1초 만에 처리할 수 있는 속도)를 가진다. NCF(비전도성 접착 필름) 기술 최적화를 통해 칩 사이를 빈틈없이 채워 고단 적층을 구현했으며, 열전도를 극대화해 열 특성 또한 개선했다. 삼성전자는 차세대 제품인 HBM3E 샘플을 현재 고객들에게 전달하고 있다고 밝혔다. 최첨단 패키지 기술, 파운드리까지 결합된 맞춤형 턴키 서비스를 제공할 예정이다.

삼성전자는 이날 행사에서 ▲현존 최대 용량 ‘32Gb DDR5 D램’▲업계 최초 ‘32Gbps GDDR7 D램’ ▲저장 용량을 획기적으로 향상시켜 최소한의 서버로 방대한 데이터를 처리할 수 있는 ‘PBSSD’ 등도 함께 소개했다. 또 차세대 PC·노트북 D램 시장의 판도를 바꿀 수 있는 업계 최초 개발 ‘7.5Gbps LPDDR5X CAMM2’도 공개했다. PC 시장은 물론 데이터센터로 응용처를 확대할 수 있는 새로운 무기들이다.

아울러 탈부착 가능한 차량용 솔리드스테이트드라이브(SSD) ‘Detachable AutoSSD’를 선보였다. 이 제품은 최대 6500MB/s의 연속 읽기 속도를 지원하며, 4TB 용량을 제공한다. 또한 탈부착이 가능한 폼팩터로 구현돼 손쉽게 SSD를 교체할 수 있어 성능 업그레이드 등이 쉬운 장점이 있다.

박선미 기자 psm82@asiae.co.kr