“AI시대 이끌 것”…삼성전자, 10나노 이하 D램 등 차세대 메모리 공개

10월 20일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 열린 ‘삼성 메모리 테크 데이 2023’에서 메모리사업부 이정배 사장이 발표를 하고 있는 모습/사진제공=삼성전자

삼성전자 (68,800원 ▼700 -1.01%)가 AI(인공지능)시대를 주도할 차세대 메모리 솔루션을 대거 선보였다.

삼성전자가 20일(현지시간) 미국 실리콘밸리에 위치한 맥에너리 컨벤션 센터에서 ‘삼성 메모리 테크 데이 2023’을 개최하고, D램과 낸드플래시 최신 로드맵을 발표했다. 클라우드와 차량 등 응용처별 차세대 메모리를공개하며 업계 최고의 기술 경쟁력을 뽐냈다.

이번 행사는 ‘메모리 역할의 재정의(Memory Reimagined)’라는 주제로 열렸다. 글로벌 IT 고객과 파트너, 애널리스트 등 600여 명이 참석한 가운데 이정배 삼성전자 메모리사업부 사장, 짐 엘리엇 미주총괄 부사장, 업계 주요 인사 등이 반도체 시장의 트렌드와 주요 제품을 소개했다.

신구조·소재로 초거대 AI 시대 대응할 D램·낸드 준비

삼성전자는 이날 △클라우드 △에지 디바이스(스마트폰 등 데이터를 생성·활용·소비하는 모든 기기) △차량 등 응용처별 기술 트렌드를 공유했다. 그 구체적 제품으로는 △5세대 고대역폭메모리인 HBM3E D램 ‘샤인볼트(Shinebolt)’ △차세대 PC·노트북 D램 시장을 겨냥한 ‘LPDDR5X CAMM2’ △스토리지 가상화를 통해 분할 사용이 가능한 ‘Detachable AutoSSD(탈부착 가능한 차량용 SSD)’ 등 차별화된 메모리 솔루션을 공개했다.

이정배 사장은 “초거대 AI 시대는 기술 혁신과 성장의 기회가 교차하는 지점으로, 업계에 더 큰 도약과 함께 도전의 시간이 될 것”이라며 “무한한 상상력과 담대한 도전을 통해 혁신을 이끌고, 고객·파트너와의 밀접한 협력으로 한계를 뛰어넘는 확장된 솔루션을 제공해 메모리 시장을 지속 선도해 나갈 것”이라고 밝혔다. 아울러 “새로운 구조와 소재를 도입해 초거대 AI 시대에서 직면한 난제를 극복해 나가겠다”고 덧붙였다.

삼성전자는 업계 최선단 공정인 11나노급 D램을 개발 중이다. 업계 최대 수준 집적도를 목표로 한다. 지난 5월에는 12나노급 D램 양산을 시작했다.

10나노 이하 D램에서는 3D 신구조를 도입한다는 목표다. 이를 통해 단일 칩에서 100Gb(기가비트) 이상으로 용량을 확장할 계획이다.

메모리 양대 축의 하나인 낸드 로드맵도 밝혔다. 삼성전자는 9세대 V낸드에서 더블 스택 구조로 구현할 수 있는 최고 단수를 개발 중이며, 내년 초 양산을 위한 동작 칩을 성공적으로 확보했다고 전했다. 셀의 평면적과 높이를 감소시켜 체적을 줄이고, 단수를 높이는 핵심 기술인 채널 홀 에칭이 사용됐다. 삼성전자는 이를 통해 1000단 V낸드 시대를 준비해 나가겠단 목표다.

채널 홀 에칭은 적층된 셀층에 미세한 원통형 구멍을 뚫어 전자가 이동할 수 있는 채널 홀을 형성하는 건식 식각(드라이 에칭) 기술이다. 더블 스택은 ‘채널 홀’ 공정을 두 번 진행해 만든 구조를 의미한다.

삼성전자의 5세대 고대역폭메모리 HBM3E/사진제공=삼성전자

AI 기술 혁신을 이끌 초고성능 HBM3E D램 ‘샤인볼트’

AI시대 도래로 컴퓨팅 처리량이 급격히 증가했고, 이에 따라 방대한 데이터를 처리하기 위한 고성능 메모리 수요도 늘었다. 삼성전자는 이번에 차세대 HBM3E D램 ‘샤인볼트’를 처음 공개했다.

‘샤인볼트’는 데이터 입출력 핀 1개당 최대 9.8Gbps의 고성능을 제공하며, 이는 초당 최대 1.2TB(테라바이트) 이상의 데이터를 처리할 수 있는 속도다. 1.2TB는 30GB 용량의 UHD 영화 40편을 1초 만에 처리할 수 있는 수준이다.

삼성전자는 NCF(비전도성 접착 필름) 기술 최적화를 통해 칩 사이를 빈틈없이 채워 고단 적층을 구현하고, 열전도를 극대화해 열 특성 또한 개선했다고 설명했다. NCF는 적층된 칩 사이를 절연시키고 충격으로부터 연결 부위를 보호하기 위해 사용하는 고분자 물질이다.

삼성전자는 현재 HBM3 8단, 12단 제품을 양산 중이며, 차세대 제품인 HBM3E도 고객들에게 샘플을 전달하고 있다고 밝혔다. 또 차세대 HBM D램과 최첨단 패키지 기술, 파운드리까지 결합된 맞춤형 턴키 서비스도 고객사에 제공할 예정이다.

이외에도 △현존 최대 용량 ’32Gb DDR5(Double Data Rate) D램’△업계 최초 ’32Gbps GDDR7(Graphics Double Data Rate) D램’ △저장 용량을 획기적으로 향상시켜 최소한의 서버로 방대한 데이터를 처리할 수 있는 ‘PBSSD(Petabyte Storage)’ 등을 소개했다.

10월 20일(현지시간) 미국 실리콘밸리에서 열린 ‘삼성 메모리 테크 데이 2023’에서 메모리사업부 이정배 사장이 발표를 하고 있는 모습/사진제공=삼성전자

2025년 전장 메모리 시장 1위 달성을 위한 차량용 핵심 솔루션 공개

완성차 시장 트렌드에 발맞춘 차량용 핵심 메모리 솔루션 역시 공개했다. 자율 주행 시스템의 고도화에 따라 차량용 메모리 시장에서는 고대역폭, 고용량 D램과 여러 개의 SoC(시스템온칩)와 데이터를 공유할 수 있는 Shared SSD 등이 요구되고 있다.

삼성전자는 스토리지 가상화를 통해 하나의 SSD를 분할해 여러 개의 SoC가 사용할 수 있는 ‘Detachable AutoSSD(탈부착 가능한 차량용 SSD)’를 공개했다. 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 용이한 제품이다.

삼성전자는 이외에도 차량용 △고대역폭 GDDR7 △패키지 크기를 줄인 LPDDR5X 등을 선보였다.

삼성전자는 한발 더 나아가 데이터센터 내 에너지 효율성을 높여 환경 영향을 최소화하려는 혁신 기술도 발표했다. 삼성전자는 초저전력 기술 확보를 통해 데이터센터, PC/모바일 기기 등에서 사용되는 메모리의 전력 소비량을 절감하고, 포터블 SSD 내 재활용 소재 적용 등을 통해 탄소를 저감할 계획이다.

또한 PBSSD 등 차세대 솔루션으로 서버 시스템의 공간 효율성과 랙(서버, 통신 장비 등 시스템을 구성하는 장비들을 보관하는 프레임) 용량을 증대시켜 고객의 에너지 절감에 기여하겠다고 밝혔다.

삼성전자는 전 반도체 공급망 내에서 고객, 협력사 등 이해관계자와의 협력을 강조하며 지속 가능한 기술을 통해 글로벌 기후위기 극복에 적극 동참하겠다고 밝혔다.

고성능·저전력과 다양한 폼팩터로 에지 디바이스 혁신 주도

삼성전자는 사용자 기기단에서 고성능·고용량·저전력·작은 폼팩터 등을 지원하는 솔루션 역시 이날 공개했다.

△업계 최초로 개발한 7.5Gbps LPDDR5X CAMM2(LPDDR 패키지 기반 모듈 제품) △9.6Gbps LPDDR5X D램 △온디바이스 AI(On-Device AI)에 특화된 LLW(Low Latency Wide I/O) D램 △차세대 UFS 제품 △PC용 고용량 QLC SSD BM9C1 등을 선보였다.