"전력 효율 향상이 곧 반도체 발전"…메모리 3강 LPDDR 개발 박차

AI 정상회의서 저전력 반도체 구상
반도체 학회서도 AI 확산 과제 논의

메모리 업계 LPDDR 기술 개발 박차
패키지 모듈 'LPCAMM' 속속 출시

삼성전자와 SK하이닉스뿐 아니라 미국 마이크론 등 메모리 반도체 기업들이 저전력더블데이터레이트(LPDDR) D램 개발에 힘쓰면서 경쟁이 격화되고 있다. 특히 21일과 22일 양일간 열리는 인공지능(AI) 정상회의에서도 AI 일상화에 따른 전력 문제가 부각되면서 저전력 반도체가 핵심 주제로 다뤄질 전망이다.

21일 반도체 업계와 과학기술정보통신부 등에 따르면 AI 서울 정상회의 기간 중 ‘지속 가능한 AI 발전 촉진’ 주제를 다루는 장관 세션에서 저전력 반도체 문제가 아젠다로 채택됐다. AI 개발, 운영 확대로 막대한 전력 소모에 대응할 필요성이 높아진 데 따른 결과다.

국제에너지기구(IEA)는 최근 보고서에서 "일반적인 구글 검색의 평균 전력 수요(0.3Wh)와 오픈AI의 챗GPT(요청당 2.9Wh)를 비교해보고 매일 90억건 검색이 이뤄진다는 점을 고려하면 연간 약 10테라와트시(TWh) 전력이 추가로 필요하다"고 예상했다. 이어 "향후 판매될 AI 서버 기반으로 수요를 내다보면 2026년까지 AI 산업이 기하급수적으로 성장, 작년 (전력) 수요의 최소 10배를 쓸 것"이라고 덧붙였다.

삼성전자가 지난달 선보인 동작 속도 10.7기가비피에스(Gbps)의 저전력더블데이터레이트(LPDDR)5X / [사진제공=삼성전자]

저전력 반도체 문제는 국제 학회에서도 주요 이슈로 부상하고 있다. 내달 16일(현지시간) 미국 하와이 호놀룰루에서 열리는 VLSI 심포지엄에선 엣지 컴퓨팅 환경과 그에 따른 반도체 기술 논의가 이뤄진다. VLSI 심포지엄은 세계 3대 반도체 학회로, 주요 반도체 기업과 연관 기관, 대학 등 여러 관계자가 한곳에 모여 우수 논문을 발표하고 차세대 반도체 기술을 논의하는 주요 자리다.

이번 행사에선 아흐마드 바하이 텍사스 인스트루먼트 최고기술책임자(CTO)가 ‘엣지 환경에서의 이해(Making Sense at the Edge)’라는 주제로 기조연설을 한다. 최근 AI 서비스가 클라우드뿐 아니라 모바일과 PC 등 개별 기기(엣지) 환경에서 구현되면서 전력 사용량이 급증하고 있고, 반도체 기술 과제도 늘다 보니 핵심 주제로 해당 논의를 하는 것이다.

업계에선 이미 전력을 덜 소비하는 반도체 개발에 열을 올리고 있다. 특히 배터리가 한정된 모바일 기기에 맞춰 저전력 구현에 특화된 D램인 LPDDR과 연관 제품인 LPCAMM(Low Power Compression Attached Memory Module) 개발에 속도가 붙은 상황이다. AI 적용 확대로 서버와 전장 등 다양한 응용처에서 전력 소모를 줄이기 위한 LPDDR 활용이 늘고 있기 때문이다.

마이크론은 이달 ‘크루셜(Crucial) LPCAM2’를 출시했다. 이 제품은 LPDDR 최신 제품(LPDDR5X)을 여럿 묶은 저전력 특화 패키지 모듈인 LPCAMM 종류이다. LPCAMM은 지난해 삼성전자가 선보였으며 올해 시장이 본격적으로 개화할 것으로 전망된다. 마이크론은 신제품이 기존에 쓰이던 모듈 대비 면적을 64% 줄이면서 전력 효율은 최대 58% 높였다고 강조했다.

삼성전자와 SK하이닉스는 차세대 LPDDR 개발에 속도를 내고 있다. 또 앞으로 나올 LPDDR6 시장 선점을 위해 실무 단계에서 개발을 진행하고 있다. 김주선 SK하이닉스 AI 인프라 담당(사장)은 이달 "LPDDR6 등 혁신적인 메모리를 준비하고 있다"며 기대감을 높이기도 했다.

반도체 업계는 LPDDR6가 내년부터 본격 상용화할 것으로 보고 있다. 현재 국제반도체표준화협의기구(JEDEC)는 LPDDR6 규격을 연내 확정하기 위한 작업을 하고 있다. LPDDR6 대역폭의 경우 전 세대 대비 두 배 이상 늘어날 수 있다는 업계 전망이 나온다.

업계 관계자는 "LPDDR5X로는 늘어나는 AI 요구를 감당하기 어려워 전력 소모를 더 줄일 수 있는 LPDDR6 필요성이 커지고 있다"며 "고대역폭메모리(HBM) 저전력 버전을 고민할 만큼 전력 효율 기술의 중요도가 커진 상황"이라고 설명했다.

김평화 기자 peace@asiae.co.kr
황서율 기자 chestnut@asiae.co.kr