^{* 12나노급 공정은 5세대 10나노급 공정을 의미함* Gb(Gigabit, 기가비트)}

‘24Gb GDDR7 D램’은 업계 최고 사양을 구현한 제품으로, PC, 게임 콘솔 등 기존 그래픽 D램의 응용처를 넘어 AI 워크스테이션, 데이터센터 등 고성능 제품을 필요로 하는 분야까지 다양하게 활용될 것으로 기대된다.

이번 제품은 24Gb의 고용량과 40Gbps 이상의 속도를 갖췄고, 전작 대비 ▲용량 ▲성능 ▲전력 효율이 모두 향상됐다.

^{* Gbps(Gigabit per second): 1초당 전송되는 기가비트 단위의 데이터* 전작 ‘16Gb GDDR7 D램’}

▲ 삼성전자 24Gb GDDR7 D램 제품 이미지

삼성전자는 이번 제품에 12나노급 미세 공정을 적용해 동일한 패키지 크기에 셀 집적도를 높였고, 전작 대비 50% 향상된 용량을 구현했다.

또한 ‘PAM3 신호 방식’을 통해 그래픽 D램 중 업계 최고 속도인 40Gbps를 구현했으며, 사용 환경에 따라 최대 42.5Gbps까지의 성능을 자랑한다.

^{* PAM3(Pulse-Amplitude Modulation): ‘-1’과 ‘0’ 그리고 ‘1’로 신호 체계를 구분하여 1주기마다 1.5비트 데이터를 전송}

삼성전자는 이번 제품부터 저전력 특성이 중요한 모바일 제품에 적용되는 기술들을 도입해 전력 효율을 30% 이상 크게 개선했다.

제품 내 불필요한 전력 소모를 줄이는 ‘Clock 컨트롤 제어 기술’과 ‘전력 이원화 설계’ 등을 통해 제품의 전력 효율을 극대화했다.

^{* Clock 컨트롤 제어 기술: 모든 회로들에 대해 동작이 필요할 때만 동작하는 방식을 적용해 전력 소모를 줄이는 기술* 전력 이원화 설계: 저속 동작 시 외부 전압을 낮추거나 내부에서 자체적으로 낮은 전압을 만들어 Drain 인가 전압 및 전류 감소를 통해 전력 사용량을 최소화하는 설계 기법}

또한 고속 동작 시에도 누설 전류를 최소화하는 ‘파워 게이팅 설계 기법’을 적용해 제품의 동작 안정성도 향상됐다.

^{* 파워 게이팅 설계 기법(Power gating scheme): 누설 전류가 큰 영역에 한해 전류를 제어하는 스위치를 추가하는 설계 기법}

삼성전자 메모리사업부 상품기획실 배용철 부사장은 “삼성전자는 작년 7월 ‘16Gb GDDR7 D램’을 개발한데 이어 이번 제품도 업계 최초로 개발에 성공해 그래픽 D램 시장에서의 기술 리더십을 공고히 했다”며, “AI 시장의 빠른 성장에 발맞춰 고용량∙고성능 제품을 지속 선보이며 시장을 선도해 나갈 것”이라고 밝혔다.

삼성전자는 이번 ‘24Gb GDDR7 D램’을 연내 주요 GPU 고객사의 차세대 AI 컴퓨팅 시스템에서 검증을 시작하여 내년 초 제품을 상용화할 계획이다.

▲ 삼성전자 24Gb GDDR7 D램 제품 이미지

글로벌 반도체 학회 ‘MemCon 2024’는 AI 시대에 걸맞은 미래 메모리 솔루션에 대해 깊이 있게 다루는 장으로 다양한 글로벌 IT 기업들이 참여했다.

삼성전자는 이번 ‘MemCon 2024’에서 미래 컴퓨팅 패러다임의 초석, HBM과 CXL 솔루션에 대해 발표하고 업계 리더로서의 비전을 공유했다. HBM은 AI에 필요한 필수적인 속도와 극한의 대역폭을 제공하며, CXL은 여러 개의 인터페이스를 하나로 통합해 용량과 대역폭을 확장시킨다.

메모리 기술 혁신 없이는 인공지능 발전이 계속될 수 없다

삼성전자는 1992년부터 30년 이상 메모리 제품 기술 분야에서의 리더십을 바탕으로 선제적인 투자를 했으며, 이를 바탕으로 적시에 최고 품질의 제품을 공급해왔다.

최근 몇 년 메모리 시장 침체에도 불구하고 삼성전자는 기술 개발과 시설 투자에 자원을 아끼지 않았으며, 작년 D램 41%, 낸드플래시 32%의 시장 점유율을 기록하는 등 메모리 시장에서 굳건한 리더십을 이어가고 있다.

AI 기술 성장에는 메모리 반도체의 발전이 필수적이다. 시스템 고성능화를 위한 고대역폭, 저전력 메모리는 물론 새로운 인터페이스와 적층 기술도 요구되고 있다.

삼성전자는 D램 기술 초격차 유지를 위해 10nm 이하 D램에 수직 채널 트랜지스터(VCT, Vertical Channel Transistor)를 활용하는 새로운 구조에 대한 선제적인 연구 개발을 진행하고 있으며, 2030년 3D D램 상용화에 나설 계획이다.

삼성전자, AI 시대의 메모리 솔루션 준비 현황

2024년 하반기는 HBM 공급 개선으로 AI 서버 확산이 가속화될 뿐만 아니라, Conventional 서버와 스토리지 수요도 증가하는 선순환이 뚜렷하게 나타날 것으로 예상된다.

삼성전자는 2016년 업계 최초로 고성능 컴퓨팅(HPC)용 HBM 사업화를 시작하며, AI용 메모리 시장을 본격적으로 개척했고, 2016년부터 2024년까지 예상되는 총 HBM 매출은 100억 불이 넘을 것으로 전망된다.

삼성전자는 HBM3E 8단 제품에 대해 지난달부터 양산에 들어갔으며, 업계 내 고용량 제품에 대한 고객 니즈 증가세에 발맞추어 업계 최초로 개발한 12단 제품도 2분기 내 양산할 예정으로 Ramp-up 또한 가속화할 계획이다.

앞으로 삼성전자는 성장하는 생성형 AI용 수요 대응을 위해 HBM 캐파 확대와 함께 공급을 지속 늘려나갈 것이다.

한편 온디바이스 AI(On-Device AI) 관련 제품 또한 확대 중이다. PC·노트북 D램 시장의 판도를 바꿀 LPCAMM2를 2023년 9월 업계 최초로 개발했고, 기존 LPDDR 대비 고대역폭을 가지고 있어 기기에서 생성되는 데이터를 실시간으로 처리할 수 있는 LLW(Low Latency Wide I/O)를 개발 중에 있다.

또한 기존 D램과 공존하며 시스템 내 대역폭과 용량을 확장할 수 있는 CMM-D는 거대 데이터 처리가 요구되는 차세대 컴퓨팅 시장에서 주목받을 것으로 예상되며, 삼성전자는 CXL 메모리 생태계 구축을 위해 제품 개발 및 사업 협력을 선도하고 있다.

이 밖에도 미래 AI 시대를 대비하기 위해 컴퓨테이셔널 메모리(Computational Memory), 첨단 패키지(Advanced Package) 기술 등을 통해 새로운 솔루션 발굴을 추진하고 있다.

고객 맞춤형으로 진화하는 차세대 HBM

최근 HBM에는 맞춤형(Custom) HBM이라는 표현이 붙기 시작했다. 이는 AI 반도체 시장에서 메모리 반도체가 더 이상 범용 제품이 아니라는 것을 의미한다고 볼 수 있다.

삼성전자는 고객별로 최적화된 ‘맞춤형 HBM’ 제품으로 주요 고객사들의 수요를 충족시킬 계획이다. HBM 제품은 D램 셀을 사용하여 만든 코어 다이와 SoC와의 인터페이스를 위한 버퍼 다이로 구성되는데, 고객들은 버퍼 다이 영역에 대해 맞춤형 IP 설계를 요청할 수 있다.

이는 HBM 개발 및 공급을 위한 비즈니스 계획에서부터 D램 셀 개발, 로직 설계, 패키징 및 품질 검증에 이르기까지 모든 분야에서 차별화 및 최적화가 주요 경쟁 요인이 될 것임을 의미한다.

차세대 HBM 초격차를 위해 종합 반도체 역량 활용

변화무쌍한 AI 시대에서 고객들이 원하는 시스템 디자인을 완벽히 이해하고, 미래 기술 환경까지 고려해 시스템의 발전을 예측하고 주도하기 위해서는 종합 반도체 역량을 십분 활용해야 한다.

삼성전자는 차세대 HBM 초격차 달성을 위해 메모리뿐만 아니라 파운드리, 시스템LSI, AVP의 차별화된 사업부 역량과 리소스를 총 집결해 경계를 뛰어넘는 차세대 혁신을 주도해 나갈 계획이다.

이를 위해 삼성전자는 올 초부터 각 사업부의 우수 엔지니어들을 한데 모아 차세대 HBM 전담팀을 구성해 맞춤형 HBM 최적화를 위한 연구 및 개발에 박차를 가하고 있다.

삼성전자는 업계에서 단시간에 따라올 수 없는 종합 반도체 역량을 바탕으로 AI 시대에 걸맞은 최적의 솔루션을 지속적으로 선보일 예정이다.

^{* Gbps(Gigabit per second): 1초당 전송되는 기가비트 단위의 데이터* LPDDR5X: Low Power Double Data Rate 5X}

AI 시장이 본격적으로 활성화 되면서 기기 자체에서 AI를 구동하는 ‘온디바이스 AI(On-device AI)’ 시장이 빠르게 확대되고 있어 저전력∙고성능 LPDDR의 역할이 그 어느 때보다 커지고 있다.

이번 제품은 12나노급 LPDDR D램 중 가장 작은 칩으로 구현한 저전력∙고성능 메모리 솔루션으로 온디바이스 AI 시대에 최적화됐다. 향후 모바일 분야를 넘어 ▲AI PC ▲AI 가속기 ▲서버 ▲전장 등 다양한 응용처에 확대 적용될 것으로 기대된다.

▲ 업계 최고 속도 LPDDR5X 제품 이미지

전 세대 제품 대비해서는 ▲성능 25% ▲용량 30% 이상 각각 향상됐고, 모바일 D램 단일 패키지로 최대 32기가바이트(GB)를 지원한다.

삼성전자는 이번 제품에 저전력 특성을 강화하기 위해 성능과 속도에 따라 전력을 조절하는 ‘전력 가변 최적화 기술’과 ‘저전력 동작 구간 확대 기술’등을 적용해 전 세대 제품보다 소비전력을 약 25% 개선했다.

^{* 전력 가변 최적화 기술: 전력 절감 기술 중 하나, 프로세서에 공급되는 전압과 주파수를 동적으로 변경하여 성능과 전력소모를 함께 조절하는 기술* 저전력 동작 구간 확대 기술: 저전력으로 동작하는 저주파수 구간을 확대하여 전력소모를 개선하는 기술}

이를 통해 모바일 기기에서는 더 긴 배터리 사용 시간을 제공하고 서버에서는 데이터를 처리하는 데 소요되는 에너지를 감소시킬 수 있어 총 소유 비용(TCO, Total Cost of Ownership) 절감이 가능하다.

삼성전자 메모리사업부 상품기획실장 배용철 부사장은 “저전력, 고성능 반도체의 수요가 증가함에 따라 LPDDR D램의 응용처가 기존 모바일에서 서버 등으로 늘어날 것”이라며 “삼성전자는 앞으로도 고객과의 긴밀한 협력을 통해 다가오는 온디바이스 AI시대에 최적화된 솔루션을 제공하며 끊임없이 혁신해 나가겠다”고 밝혔다.

삼성전자는 신제품 LPDDR5X D램을 애플리케이션 프로세서∙모바일 업체와의 협업을 통해 제품 검증 후 하반기 양산할 예정이다.

▲ 업계 최고 속도 LPDDR5X 제품 이미지

삼성전자는 24Gb(기가비트) D램 칩을 TSV(Through-Silicon Via, 실리콘 관통 전극) 기술로 12단까지 적층해 업계 최대 용량인 36GB HBM3E 12H를 구현했다.
^{* 24Gb(기가비트) D램 용량 = 3GB(기가바이트)* HBM3E 12H D램 용량 : 36GB (3GB D램 x 12)* TSV: 수천 개의 미세 구멍을 뚫은 D램 칩을 수직으로 쌓아 적층된 칩 사이를 전극으로 연결하는 기술}

HBM3E 12H는 초당 최대 1,280GB의 대역폭과 현존 최대 용량인 36GB을 제공해 성능과 용량 모두 전작인 HBM3(4세대 HBM) 8H(8단 적층) 대비 50% 이상 개선된 제품이다.
^{* HBM3E 12H는 1,024개의 입출력 통로(I/O)에서 초당 최대 10Gb를 속도를 지원함. 초당 1,280GB를
처리할 수 있어 1초에 30GB 용량의 UHD 영화 40여편을 업(다운)로드 할 수 있는 속도* 성능은 고객사 모의 환경 기반의 내부 평가 결과이며, 실제 환경에 따라 변동 가능}

삼성전자는 ‘Advanced TC NCF'(Thermal Compression Non Conductive Film, 열압착 비전도성 접착 필름) 기술로 12H 제품을 8H 제품과 동일한 높이로 구현해 HBM 패키지 규격을 만족시켰다.
‘Advanced TC NCF’ 기술을 적용하면 HBM 적층수가 증가하고, 칩 두께가 얇아지면서 발생할 수 있는 ‘휘어짐 현상’을 최소화 할 수 있는 장점이 있어 고단 적층 확장에 유리하다.

삼성전자는 NCF 소재 두께도 지속적으로 낮춤으로써, 업계 최소 칩간 간격인 ‘7마이크로미터(um)’를 구현했다. 이를 통해 HBM3 8H 대비 20% 이상 향상된 수직 집적도를 실현했다.

특히, 칩과 칩사이를 접합하는 공정에서 신호 특성이 필요한 곳은 작은 범프를, 열 방출 특성이 필요한 곳에는 큰 범프를 목적에 맞게 사이즈를 맞춰 적용했다. 크기가 다른 범프 적용을 통해 열 특성을 강화하는 동시에 수율도 극대화했다.
^{* 범프(Bump): 칩 사이를 전기적으로 연결하기 위해 형성한 전도성 돌기를 통칭}

또 삼성전자는 NCF로 코팅하고 칩을 접합해 범프 사이즈를 다양하게 하면서 동시에 공극(Void)없이 적층하는 업계 최고 수준의 기술력도 선보였다.

삼성전자가 개발에 성공한 HBM3E 12H는 AI 서비스의 고도화로 데이터 처리량이 급증하는 상황 속에서 AI 플랫폼을 활용하는 다양한 기업들에게 최고의 솔루션이 될 것으로 기대된다.

특히, 성능과 용량이 증가한 이번 제품을 사용할 경우 GPU 사용량이 줄어 기업들이 총 소유 비용(TCO, Total Cost of Ownership)을 절감할 수 있는 등 리소스 관리를 유연하게 할 수 있는 것도 큰 장점이다

예를 들어 서버 시스템에 HBM3E 12H를 적용하면 HBM3 8H를 탑재할 때 보다 평균 34% AI 학습 훈련 속도 향상이 가능하며, 추론의 경우에는 최대 11.5배 많은 AI 사용자 서비스가 가능할 것으로 기대된다.
^{* 동일 GPU 인프라 조건에서 내부 데이터와 시뮬레이션을 기반으로 산출한 값}

삼성전자 메모리사업부 상품기획실장 배용철 부사장은 “삼성전자는 AI 서비스를 제공하는 고객사의 고용량 솔루션 니즈에 부합하는 혁신 제품 개발에 힘쓰고 있다”며 “앞으로 HBM 고단 적층을 위한 기술 개발에 주력하는 등 고용량 HBM 시장을 선도하고 개척해 나갈 것”이라고 밝혔다.

삼성전자는 HBM3E 12H의 샘플을 고객사에게 제공하기 시작했으며 상반기 양산할 예정이다.

▲ HBM3E 12H D램 제품 이미지

LPCAMM은 LPDDR 패키지 기반 모듈 제품으로, 기존 DDR 기반 So-DIMM 대비 성능·저전력·디자인 효율성 측면에서 기술 혁신을 이뤄내며 차세대 PC·노트북 시장에 새로운 폼팩터 패러다임을 제시할 것으로 기대된다.
※ So-DIMM(Small Outline Dual In-line Memory Module): PCB 기판 양면에 D램이 장착되어 있는 모듈로 일반적인 DIMM보다 크기가 작으며 노트북 등 소형 시스템에 많이 사용됨

기존 PC나 노트북에는 LPDDR 패키지 제품을 메인보드에 직접 탑재한 온보드(On-board) 방식 혹은 DDR 기반 모듈 형태의 So-DIMM이 사용되고 있다.

온보드 방식은 소형화, 저전력 등의 장점이 있지만 메인보드에 직접 탑재되어 교체가 어렵고, So-DIMM은 모듈 형태로 탈부착이 가능하지만 전송 속도, 공간 효율화 등에서 물리적 개발 한계가 있다.

삼성전자는 LPDDR을 모듈에 탑재해 고성능, 저전력을 구현함과 동시에 탈부착을 가능하게 함으로써 제조사에게는 제조 유연성을, 사용자에게는 교체·업그레이드 등의 편의성을 증대시켰다.

LPCAMM은 So-DIMM 대비 탑재 면적을 최대 60% 이상 감소시켜 PC나 노트북의 부품 구성 자유도를 높여 배터리 용량 추가 확보 등 내부 공간을 보다 효율적으로 사용할 수 있다.

특히 LPCAMM은 So-DIMM 대비 성능은 최대 50%, 전력효율은 최대 70%까지 향상시켜, 인공지능(AI)·고성능 컴퓨팅(HPC)·서버·데이터센터 등 응용처가 확대될 것으로 기대하고 있다.

최근 데이터센터 고객들은 LPDDR 탑재를 고려한 전력 운영 및 총 소유 비용(TCO, Total Cost of Ownership) 효율화를 검토 중으로, 온보드 방식의 경우 사양 업그레이드 및 문제 발생시 메인보드를 전부 교체해야 하는 어려움이 있다.

하지만 LPCAMM을 서버에 적용할 경우 원하는 성능으로 제품을 교체하여 업그레이드가 가능할 뿐만 아니라, 전력 운영 관점에서도 비용 절감 효과를 가져올 수 있다.

삼성전자 메모리사업부 상품기획팀 배용철 부사장은 “다양한 분야에 걸쳐 고성능, 저전력, 제조 융통성에 대한 요구가 증가함에 따라 LPCAMM은 PC·노트북과 데이터센터 등으로 점차 응용처가 늘어날 전망”이라며 “앞으로 삼성전자는 LPCAMM 솔루션 시장 확대 기회를 적극 타진해 신규 시장을 개척하여 메모리 산업을 이끌어 갈 것”이라고 말했다.

인텔 메모리 & IO 테크놀로지 VP 디미트리오스 지아카스(Dimitrios Ziakas)는 “LPCAMM은 에너지 효율성과 교체·수리 용이성이 강점으로, 이 새로운 폼팩터는 오늘날 PC시장의 게임 체인저가 될 것”이라며 “클라이언트 PC 생태계의 원동력이 되고, 보다 넓은 시장 응용처에서 혁신을 이끌어 나갈 새로운 표준화에 참여할 수 있게 되어 기쁘다”고 말했다.

삼성전자는 인텔 플랫폼에서 7.5Gbps LPCAMM 동작 검증을 마쳤으며, 2024년 상용화를 위해 연내 인텔을 포함한 주요 고객사와 차세대 시스템에서 검증할 예정이다.

1983년 64Kb(킬로 비트) D램을 개발한 삼성전자는 2023년 32Gb D램 개발로 40년만에 D램의 용량을 50만배 늘리는 성과를 거뒀다.

삼성전자는 2023년 5월 12나노급 16Gb DDR5 D램을 양산한데 이어, 업계 최대 용량인 32Gb DDR5 D램 개발에 성공하며 D램 미세 공정 경쟁에서 기술 리더십을 더욱 공고히 했다.

특히, 이번 32Gb 제품은 동일 패키지 사이즈에서 아키텍처 개선을 통해 16Gb D램 대비 2배 용량 구현하여, 128GB(기가 바이트) 모듈을 TSV 공정없이 제작 가능하게 되었다.
* 기존 32Gb 이하 용량으로 128GB 모듈 제작 시 TSV 공정 사용이 필수
* TSV(Through Silicon Via, 실리콘 관통 전극): 칩을 얇게 간 다음, 수백 개의 미세한 구멍을 뚫고, 상단 칩과 하단 칩의 구멍을 수직으로 관통하는 전극을 연결한 첨단 패키징 기술

또한 동일 128GB 모듈 기준, 16Gb D램을 탑재한 모듈 대비 약 10% 소비 전력 개선이 가능해 데이터센터 등 전력 효율을 중요시하는 IT 기업들에게 최적의 솔루션이 될 것으로 기대된다.

삼성전자는 이번 12나노급 32Gb DDR5 D램 개발을 통해 고용량 D램 라인업을 지속 확대해 나갈 계획이다. AI시대를 주도 할 고용량, 고성능, 저전력 제품들로 글로벌 IT 기업들과 협력하여 차세대 D램 시장을 견인해 나갈 예정이다.

삼성전자 메모리사업부 DRAM개발실장 황상준 부사장은 “이번 12나노급 32Gb D램으로 향후 1TB 모듈까지 구현할 수 있는 솔루션을 확보하게 됐다”며, “삼성전자는 향후에도 차별화된 공정과 설계 기술력으로 메모리 기술의 한계를 극복해 나갈 것”이라고 밝혔다.

삼성전자는 12나노급 32Gb DDR5 D램을 연내 양산할 계획이다.

▲ 삼성전자가 개발한 현존 최대 32Gb DDR5 D램

^{* CXL(Compute Express Link, 컴퓨트 익스프레스 링크): 고성능 서버 시스템에서 CPU와 함께 사용되는 가속기, D램, 저장장치 등을 보다 효율적으로 활용하기 위한 차세대 인터페이스}

삼성전자는 지난해 5월 세계 최초로 CXL 1.1 기반 CXL D램을 개발한데 이어, 1년 만에 CXL 2.0을 지원하는 128GB D램을 개발해 차세대 메모리의 상용화 시대를 앞당겼다.

이번 제품은 PCIe 5.0(x 8레인)을 지원하며, 최대 35GB/s의 대역폭을 제공한다.

^{* PCIe(Peripheral Component Interconnect Express): 기존 SATA 전송 속도의 성능 한계를 극복한 고속 인터페이스 규격}

삼성전자는 ‘CXL 2.0 D램’을 연내 양산할 계획이며, 차세대 컴퓨팅 시장 수요에 따라 다양한 용량의 제품도 적기에 선보여 CXL 생태계 확장을 가속화할 예정이다.

CXL D램은 메인 D램과 공존하면서 대역폭과 용량을 확장할 수 있어 인공지능, 머신러닝 등 고속의 데이터 처리가 요구되는 차세대 컴퓨팅 시장에서 주목받고 있다.

삼성전자의 ‘CXL 2.0 D램’은 업계 최초로 ‘메모리 풀링(Pooling)’ 기능을 지원한다.

‘메모리 풀링(Pooling)’은 서버 플랫폼에서 여러 개의 CXL 메모리를 묶어 풀(Pool)을 만들고, 여러 호스트가 풀(Pool)에서 메모리를 필요한 만큼 나누어 사용할 수 있는 기술이다.

이 기술은 CXL 메모리의 전 용량을 유휴 영역 없이 사용할 수 있게 해준다.

고객이 이 기술을 데이터센터에 적용하면 보다 효율적인 메모리 사용이 가능해 서버 운영비를 절감할 수 있다.

또한 절감한 운영비를 서버의 메모리에 재투자하는 등 선순환 구조가 이어질 것으로 기대된다.

삼성전자 메모리사업부 신사업기획팀장 최장석 상무는 “삼성전자는 CXL 컨소시엄의 이사회(Board of Director, BoD) 멤버로서 CXL 기술을 선도하고 있다”며, “데이터센터/서버/칩셋 등 글로벌 기업들과의 협력으로 CXL 생태계를 더욱 확장해 나갈 것”이라고 말했다.

인텔의 기술 이니셔티브 부문 책임자인 짐 파파스(Jim Pappas)는 “CXL 생태계 확대를 위해 삼성과 협력하게 되어 기쁘다”며, “삼성과 지속 협력해 업계 전반에 걸쳐 혁신적인 CXL 제품의 성장과 채용이 확대될 수 있도록 힘쓸 것”이라고 밝혔다.

몬타지 테크놀로지(Montage Technology) 스테판 타이(Stephen Tai) 사장은 “몬타지는 CXL 2.0을 지원하는 컨트롤러를 업계 최초로 양산할 계획”이라며, “CXL 기술 발전과 생태계 확산을 위해 삼성전자와 적극적으로 협력해 나갈 것”이라고 말했다.

삼성전자는 퀄컴 최신 플랫폼에서 EUV(극자외선) 기술이 적용된 14나노 기반 LPDDR5X D램 8GB 패키지의 동작 속도를 검증했다.

지난 3월 퀄컴과 협력해 7.5Gbps를 검증한 지 5개월만에 8.5Gbps를 구현하고, LPDDR5X D램의 채용 범위를 모바일 뿐만 아니라 다양한 응용처로 넓혀갈 수 있게 됐다.

‘저전력’·’고성능’ 강점을 갖춘 ‘LPDDR D램’은 모바일 시장을 넘어 서버, 고성능 컴퓨팅(HPC), 전장(Automotive) 등 다양한 분야로 급격하게 성장하고 있으며, 향후 인공지능(AI), 메타버스(Metaverse) 등으로 시장이 더욱 확대될 전망이다.

최근 PC 시장에서는 패키지 크기는 작으면서도 고성능, 저전력 특성을 갖춘 메모리가 요구되고 있어 LPDDR D램의 채용이 증가하고 있으며, 데이터센터 등 서버 시장에서도 LPDDR D램을 채용할 경우, 데이터를 처리하는 데 소요되는 전력과 에너지를 감소시킬 수 있어 총 소유 비용(TCO, Total Cost of Ownership)을 절감할 수 있다.

또한 전장 분야에서도 센서를 통해 수집되는 대용량 데이터의 빠른 처리가 중요해짐에 따라 LPDDR D램이 주목받고 있다.

삼성전자 LPDDR5X D램의 8.5Gbps 동작 속도는 이전 세대 제품인 LPDDR5의 동작 속도 6.4Gbps 대비 1.3배 빠르다.

삼성전자는 LPDDR5X D램에 메모리와 모바일AP 간 통신 신호의 노이즈 영향을 최소화해주는 핵심 회로 설계 기술인 ‘고속 입출력 신호 개선 설계’ 등을 적용했다.

삼성전자 메모리사업부 상품기획팀 이동기 부사장은 “삼성전자는 퀄컴과의 협력을 통해 LPDDR5X D램의 업계 최고 동작 속도를 구현하고, 초고속 인터페이스 대중화를 1년 이상 앞당길 수 있게 됐다”며, “삼성전자는 퀄컴과 차세대 메모리 표준 관련 기술 협력을 강화하는 등 메모리와 모바일AP 간의 기술 협력과 함께 초고속 메모리 시장 확대에 적극 나서겠다”고 밝혔다.

퀄컴 테크날러지 제품관리 담당 지아드 아즈가(Ziad Asghar) 부사장은 “스냅드래곤 모바일 플랫폼에서 최신 메모리 성능을 구현하고, 채택하는 데 앞장서기 위해 노력하고 있다”라며, “모바일 업계 최초로 스냅드래곤 모바일 플랫폼에서 최신 LPDDR5X를 8.5Gbps로 구현해 모바일, 게이밍, 카메라, AI 애플리케이션의 새로운 기능과 향상된 성능으로 사용자 경험을 높일 것”이라고 말했다.

삼성전자는 차세대 저전력 D램의 신시장 개척을 위해 다양한 기업들과 협력하고, 생태계를 더욱 확장해 나갈 계획이다.

전 세계 D램 시장을 바꿔 놓은 삼성전자는 일찍이 DDR5 개발로 IT 산업 베이스의 세대교체를 주도하고 있다. DDR5 D램은 2013년도에 출시한 DDR4를 잇는 D램 반도체 규격으로, DDR4보다 약 2배 빠른 4800Mbps 이상의 데이터 처리 속도와 약 4배 커진 최대 512GB^[1]의 용량을 자랑한다. 이러한 차세대 고성능 메모리는 클라우드와 인공지능, 빅데이터, 자율주행 등으로 급증하는 방대한 양의 데이터 정보를 빠르게 처리할 수 있다. 그뿐만 아니라, 올해 초 DDR5를 지원하는 CPU가 시장에 출시되어 게이밍 PC부터 메인 PC 시장까지 컴퓨팅 환경에도 큰 변화를 이끌어낼 것으로 보인다.

DDR5는 DDR4와 달리 전력관리 반도체(PMIC)를 DIMM(Dual In-line Memory Module) 기판에 직접 탑재해, 모듈 차원에서 30%의 전력 효율을 이루는 등 전력 공급 안정성을 향상한 것도 강점이다. DDR5의 주 응용처인 데이터센터는 서버의 구동과 냉각에 많은 전력을 소모하는 만큼, 고성능 대비 저전력 메모리는 필수적이다. 올해 3분기 이후부터 서버 향 D램이 DDR5로 본격 교체될 것으로 예상되면서, DDR5는 데이터센터 업체의 운영 비용 효율화뿐 아니라, 환경을 위한 지속 가능한 발전에도 기여할 것으로 기대된다.

속도, 용량, 친환경성에 이르기까지, D램의 성능 제한을 뛰어넘어 데이터 중심의 혁신을 주도하게 될 핵심 제품, ‘DDR5’.

DDR5가 열어 갈 새로운 차원의 세상을 아래 영상으로 만나보자.

삼성전자의 14나노 LPDDR5X는 한층 향상된 ‘속도·용량·절전’ 특성으로 5G, AI, 메타버스 등 폭발적으로 성장하고 있는 미래 첨단 산업에 최적화된 메모리 솔루션이다.

삼성전자는 2018년 세계 최초 8Gb LPDDR5 D램을 개발한 데 이어, 이번 업계최초 LPDDR5X 개발을 통해 모바일 D램 시장에서 기술 리더십을 더욱 공고히 했다.

LPDDR5X의 동작 속도는 현존하는 모바일 D램 중 가장 빠른 최대 8.5Gbps로 이전 세대 제품인 LPDDR5의 동작속도 6.4Gbps 대비 1.3배 빠르다.

또한 삼성전자는 이번 제품에 업계 최선단 14나노 공정을 적용해 용량과 소비전력 효율에서 차별화된 경쟁력을 구현했다.

이번 제품은 선단 공정 적용을 통해 기존 LPDDR5 대비 소비전력 효율이 약 20% 개선됐다.

삼성전자는 이번 LPDDR5X의 단일칩 용량을 16Gb으로 개발하고 모바일 D램 단일 패키지 용량을 최대 64GB까지 확대해 5G 시대 고용량 D램 수요에 적극 대응할 계획이다.

삼성전자는 올해 말부터 글로벌 IT 고객과의 기술 협력을 통해 고객의 차세대 기술에 대한 최적의 솔루션을 제공하고, 신규 라인업으로 빠르게 전환시켜 나갈 예정이다.

삼성전자 메모리사업부 DRAM설계팀 황상준 전무는 “최근 증강현실, 메타버스, AI 등 고속으로 대용량의 데이터 처리가 필요한 첨단 산업이 확대되고 있다”며, “삼성전자는 이번 LPDDR5X를 통해 모바일 시장뿐만 아니라 서버, 오토모티브 시장까지 고성능 저전력 메모리 수요를 창출해 나갈 것”이라고 밝혔다.

삼성전자는 향후에도 지속적인 성능 및 전력 효율 개선을 통해 첨단 모바일 D램 라인업을 확대하고, 프리미엄 D램 수요에 안정적으로 대응할 수 있는 양산 체제를 구축해 시장 리더십을 더욱 강화해 나갈 계획이다.

삼성전자는 2010년 전력관리반도체 분야에 처음 진출한 이후 스마트폰, 태블릿 등 모바일용 제품과 PC, 게임기, 무선 이어폰에 탑재되는 전력관리반도체를 출시하고 있다.

삼성전자 전력관리반도체 3종(S2FPD01, S2FPD02, S2FPC01)은 DDR5 D램 모듈에 탑재돼 D램의 성능 향상과 함께 동작 전력을 감소시키는 핵심 반도체로 활용될 것으로 기대된다.

전력관리반도체를 외부 기판에 탑재하던 DDR4 D램와 달리, 최신 DDR5 D램부터는 전력관리반도체를 D램 모듈 기판에 직접 탑재한다. 전력관리반도체와 D램이 하나의 모듈에 위치하기 때문에 전원을 안정적이고 빠르게 공급할 수 있어 메모리 성능 향상과 동시에 오작동을 최소화할 수 있다.

삼성전자는 자체 설계 기술인 ‘비동기식 2상 전압 강하 제어 회로(Asynchronous based dual phase buck control scheme)’를 적용해 전압의 변화를 실시간으로 빠르게 감지하고 출력 전압을 일정하게 유지하게 했다.

이 기술을 통해 전력관리반도체는 초고속 DDR5 D램의 데이터 읽기, 쓰기 속도를 더욱 안정적으로 지원할 수 있고, 기존에 전압을 일정하게 유지하기 위해 탑재하던 적층세라믹콘덴서(MLCC)의 사용량도 줄일 수 있어 D램 모듈 설계 편의성이 높아졌다.

삼성전자는 엔터프라이즈용 전력관리반도체(S2FPD01, S2FPD02)에 출력 전압을 효율적으로 조정하는 자체 설계 방식인 하이브리드 게이트 드라이버(Hybrid Gate Driver)를 적용해 전력효율을 업계 표준보다 1% 포인트 높은 91%까지 향상시켰다.

한편, 데스크탑, 랩탑 등 클라이언트용 DDR5 D램 모듈에 탑재되는 전력관리반도체(S2FPC01)에는 저전력 90나노(nm, nanometer)공정을 적용해 칩 면적을 줄였다.

삼성전자 시스템LSI사업부 마케팅팀 조장호 상무는 “삼성전자는 모바일과 디스플레이, SSD(Solid State Drive) 전력관리반도체에서 쌓은 설계 기술력과 노하우를 데이터센터, 엔터프라이즈 서버와 PC 등에 탑재되는 DDR5 D램 메모리 모듈에도 적용했다”며 “D램용 전력관리반도체 라인업을 지속 강화하며 기술 리더십을 확대하겠다”고 말했다.

▲ 삼성전자 DDR5 D램 모듈용 전력관리반도체

삼성전자가 EUV 공정을 적용해 생산한 1세대(1x) 10나노급(1나노 : 10억분의 1미터) DDR4(Double Data Rate 4) D램 모듈 100만개 이상을 공급하여 글로벌 고객의 평가를 완료했다.

이로써 삼성전자는 메모리 업계 최초로 차세대 D램 제품부터 ‘EUV 공정’을 전면 적용해 반도체 미세공정의 한계를 돌파할 채비를 갖추고 D램의 새로운 패러다임을 제시했다.

EUV 노광 기술을 적용하면 회로를 새기는 작업을 반복하는 멀티 패터닝(Multi-Patterning) 공정을 줄이면서 패터닝 정확도를 높이게 되어 성능과 수율을 향상시키고 제품 개발 기간을 단축할 수 있는 장점이 있다.

삼성전자는 현재 EUV 공정으로 14나노 초반대 ‘4세대 10나노급(1a) D램 양산 기술’을 개발하고 있으며, 향후 차세대 제품의 품질과 수율도 기존 공정 제품 이상으로 향상시킬 예정이다.

EUV를 이용해 만든 4세대 10나노급(1a) D램은 1세대 10나노급(1x) D램보다도 12인치 웨이퍼당 생산성을 2배 높여 사업 경쟁력을 더욱 강화할 수 있게 됐다.

삼성전자는 내년에 성능과 용량을 더욱 높인 4세대 10나노급(1a) D램(DDR5, LPDDR5)을 양산하고 5세대, 6세대 D램도 선행 개발해 프리미엄 메모리 시장에서의 기술 리더십을 더욱 강화해 나간다는 전략이다.

삼성전자 메모리사업부 DRAM개발실 이정배 부사장은 “업계 최초로 EUV 공정을 D램 양산에 적용해 글로벌 고객들에게 더욱 차별화된 솔루션을 한발 앞서 제공할 수 있게 됐다”며, “내년에도 혁신적인 메모리 기술로 차세대 제품을 선행 개발해 글로벌 IT 시장이 지속적으로 성장하는데 기여할 것”이라고 밝혔다.

한편, 삼성전자는 내년부터 DDR5/LPDDR5 D램 시장의 본격 확대에 맞춰 글로벌 IT 고객과 기술협력을 강화하고 업체 간 다양한 표준화 활동을 추진해, 차세대 시스템에서 신제품 탑재 비중을 지속적으로 높여 나갈 예정이다.

또한 삼성전자는 올해 하반기 평택 신규 라인을 가동함으로써 증가하는 차세대 프리미엄 D램 수요에 안정적으로 대응할 수 있는 양산 체제를 구축할 계획이다.

▲ 삼성전자 DS부문 화성사업장

▲ 삼성전자 DS부문 V1라인

▲ D램 모듈

‘플래시볼트’는 16기가바이트(GB) 용량의 3세대 HBM2E(고대역폭 메모리, High Bandwidth Memory 2 Extended) D램으로 기존 2세대 대비 속도와 용량이 각각 1.3배, 2.0배 향상됐다.
* HBM : 고대역폭 메모리로, TSV 기술을 적용해 기존의 금선을 이용한 일반 D램 패키지에 비해 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 제품

삼성전자는 2세대 8GB HBM2 D램 ‘아쿠아볼트(Aquabolt)’를 세계 최초로 개발해 업계에서 유일하게 양산한 지 2년만에 3세대 HBM2E D램 ‘플래시볼트’를 출시하며 차세대 프리미엄 메모리 시장 선점에 나섰다.

‘플래시볼트’는 1개의 버퍼 칩 위에 16기가비트(Gb) D램 칩(10나노급) 8개를 쌓아 16GB 용량을 구현해 차세대 고객 시스템에서 최고용량, 최고속도, 초절전 등 최적의 솔루션을 제공한다.
* 8Gb = 1GB, 16Gb = 2GB
* 3세대 HBM2E: 16GB (16Gb D램 x 8개) / 2세대 HBM2: 8GB (8Gb D램 x 8개)

삼성전자는 16Gb D램 칩에 5,600개 이상의 미세한 구멍을 뚫고 총 4만개 이상의 TSV 접합볼로 8개 칩을 수직 연결한 ‘초고집적 TSV 설계 기술’을 이 제품에 적용했다.

특히 이 제품은 ‘신호전송 최적화 회로 설계’를 활용해 총 1,024개의 데이터 전달 통로에서 초당 3.2기가비트의 속도로 410기가바이트의 데이터를 처리한다. 풀HD(5기가바이트) 영화 82편을 1초에 전달할 수 있는 수준이다.
* 2세대 HBM2 = 초당 2.4Gb 속도로 307GB 전송 가능, 영화 61편 수준

삼성전자는 2020년 이 제품을 양산해 기존 인공지능 기반 초고속 데이터 분석과 고성능 그래픽 시스템을 개선하고 슈퍼컴퓨터의 성능 한계를 극복해 차세대 고성능 시스템 적기 개발에 기여할 계획이다.

이 제품은 또 세계 최초로 초당 4.2기가비트까지 데이터 전달 속도 특성을 확보해 향후 특정 분야의 차세대 시스템에서는 538기가바이트를 1초에 처리할 수 있을 것으로 전망된다.

2세대 제품과 비교할 경우 초당 데이터 처리 속도가 1.75배 이상 향상되는 것이다.

삼성전자 메모리사업부 전략마케팅실 최철 부사장은 “역대 최고 성능의 차세대 D램 패키지 출시로 빠르게 성장하는 프리미엄 시장에서 사업 경쟁력을 계속 유지할 수 있게 되었다”며, “향후 더욱 차별화된 솔루션을 제공해 독보적인 사업 역량을 강화시켜 나갈 것”이라고 강조했다.

삼성전자는 글로벌 IT 고객들에게 ‘아쿠아볼트’를 안정적으로 공급하는 한편, 차세대 시스템 개발 협력을 더욱 강화해 ‘플래시볼트’ 시장을 확대함으로써 프리미엄 메모리 시장의 수요 확대를 적극 주도해 나갈 계획이다.

▲ 삼성전자 3세대 16GB HBM2E D램 ‘플래시볼트’

삼성전자는 업계 유일 2세대 10나노급(1y) ‘8Gb DDR4 서버 D램(‘17.11월)’을 양산한지 8개월만에 ’16Gb LPDDR4X 모바일 D램(‘18.7월)’ 양산에 돌입했다.

이에 삼성전자는 2세대 10나노급(1y) 공정을 적용한 D램 제품군의 비중을 70% 이상으로 확대한다는 전략이다.

삼성전자는 이달부터 평택캠퍼스에서 D램 생산을 본격 시작해 고객들의 최첨단 모바일 D램 수요 확대에 더욱 안정적으로 공급할 수 있는 체제를 확보하게 됐다.

‘2세대 10나노급(1y) 16Gb LPDDR4X D램’은 기존 20나노급(2y) 4Gb LPDDR3 모바일 D램(‘13.4월 양산)보다 속도와 생산성이 2배 향상됐다.

또한 최신 플래그십 스마트폰에 탑재된 1세대 10나노급(1x) 16Gb LPDDR4X와 동작속도(4,266Mb/s)는 동일하나 소비전력량이 10% 절감되어 모바일 기기의 배터리 사용시간을 더욱 늘릴 수 있다.

특히 16Gb 칩 4개가 탑재된 8GB D램 패키지는 초당 34.1GB의 데이터를 전송할 수 있으며, 1세대 대비 패키지의 두께가 20% 이상 감소되어 고객들이 더욱 슬림한 모바일 기기를 디자인할 수 있도록 지원한다.
※ 8GB LPDDR4X 모바일 D램 패키지 : 16Gb(= 2GB) x 4개

삼성전자는 ’10나노급 8GB 모바일 D램’의 사업 영역을 기존 플래그십 모바일 시장에서 하이엔드 시장까지 확대해 더 많은 소비자들에게 최신 메모리 탑재로 인한 사용 편의성을 제공하게 됐다.

삼성전자 메모리사업부 마케팅팀 전세원 전무는 “업계 유일 2세대 10나노급 모바일 D램 양산으로 차세대 모바일 기기의 D램 용량 증대에 더욱 적극 대응하게 됐다”며, “앞으로도 프리미엄 D램 라인업을 확대해 ‘초고속·고용량·초절전’ 메모리 시장 트렌드를 지속 주도해 나갈 것”이라고 밝혔다.

삼성전자는 16Gb LPDDR4X D램 칩 기반의 다양한 용량의 라인업(4GB·6GB·8GB)을 제공해 기존 모바일 D램 시장을 빠르게 전환해 나갈 계획이다.

▲ 삼성전자 2세대 10나노급 8GB LPDDR4X 모바일 D램 패키지

삼성전자가 세계 최대 전송량의 ‘2세대 8GB HBM2(고대역폭 메모리, High Bandwidth Memory) D램’ Aquabolt 를 양산한다.

1.2V(volt, 볼트)기반의 2.4Gbps 2세대 8GB HBM2 D램 ‘아쿠아볼트(Aquabolt)’는 풀HD 영화(5GB) 61편 분량인 307GB의 데이터를 1초에 처리할 수 있어 기존 고성능 그래픽 D램(8Gb GDDR5, 8Gbps)의 초당 데이터 전송량인 32GB보다 9.6배 빠르다.

특히 한 시스템에 2.4Gbps 8GB 패키지 4개를 탑재하면 최대 초당 1.2TB의 데이터를 처리할 수 있어, 기존 1.6Gbps기반 시스템의 0.82TB 대비 성능을 최대 50%까지 향상 시킬 수 있다.

삼성전자는 이번 2세대 HBM2 D램 제품을 인간의 생존에 필수 불가결한 ‘물(Aqua)’과 번개처럼 빠르다는 의미인 ‘볼트(Bolt)’의 합성어 ‘아쿠아볼트(Aquabolt)’로 브랜드화했다. 이는 삼성전자만의 차별화된 초격차 제품임을 의미한다. * 1세대 HBM2는 인류 문명의 원천인 불(Flare)과 Bolt의 합성어인 Flarebolt

이번 양산을 통해 삼성전자는 1세대 2.0/1.6Gbps 8GB HBM2 D램 ‘플레어볼트(Flarebolt)’에서 2세대 2.4Gbps 8GB HBM2 D램 ‘아쿠아볼트(Aquabolt)’까지 업계 유일하게 HBM2 D램을 공급하며 슈퍼컴퓨터(HPC) 및 그래픽카드 등 프리미엄 HBM2 D램 시장을 기존 대비 3배 이상 확대시켜 나갈 계획이다.

2세대 8GB HBM2 D램 ‘아쿠아볼트(Aquabolt)’는 1개의 버퍼 칩 위에 8Gb 칩을 8단 적층한패키지로 ‘신호전송 최적화 설계’와 ‘발열 제어’ 등 핵심 기술 적용을 통해 업계 최초로 2.4Gbps의 동작속도를 달성했다.

①’신호전송 최적화 설계 기술’은 각 TSV 핀들의 신호전송 속도 편차를 최소화할 수 있는 기술로 HBM2 D램이 최고 수준의 성능을 유지하게 했으며, ②’발열 제어 기술’은 8Gb HBM2 D램 칩 사이에 Thermal범프를 더 많이 배치하는 방식으로 칩의 온도를 안정적으로 제어했다.

또한 ‘아쿠아볼트(Aquabolt)’는 패키지 아랫부분에 얇은 보호막을 추가, 외부 충격에 강한 특성을 갖도록 하여 고객들이 시스템 양산과정에서 생산성을 향상할 수 있도록 했다.

삼성전자 메모리사업부 전략마케팅팀 한재수 부사장은 “이번 2세대 8GB HBM2 D램까지 업계 유일하게 양산함으로써 초격차 제품 경쟁력을 더욱 강화했다.”며, “향후 다양한 고객들의 차세대 시스템 출시에 맞춰 안정적인 공급 체제를 구축함으로써 프리미엄 D램 시장에서 독보적인 사업 역량을 지속 강화해 나갈 것”이라고 밝혔다.

한편 삼성전자는 글로벌 IT 고객들에게 ‘아쿠아볼트(Aquabolt)’ 공급을 시작한 데 이어, 슈퍼컴퓨터 제작 업체, AI 전용 솔루션 개발 업체, 그래픽 업체와 차세대 시스템 관련 기술 협력을 더욱 강화하여 HBM2 D램 시장의 성장을 주도한다는 계획이다.

▲삼성전자 ‘2세대 8GB HBM2 D램’ 이미지

삼성전자는 2월부터 세계 최소 크기의 10나노급(1나노 : 10억분의 1미터) 8Gb(기가비트) DDR4(Double Data Rate 4) D램을 양산했다고 밝혔다.
 
삼성전자는 2014년 세계 최초로 20나노 4Gb DDR3 D램을 양산한 데 이어, 이번 10나노급 8Gb DDR4 D램의 양산으로 다시 한번 반도체 미세공정의 한계를 돌파하며 메모리 기술의 새로운 이정표를 세웠다.

이번 제품에는 '초고집적 설계 기술'과 '사중 포토 노광 기술(Quadruple Patterning Technique)', '초균일 유전막 형성 기술' 등 3가지 혁신 기술을 적용했다. 이에 따라 차세대 극자외선(EUV) 노광장비의 도입 없이도 10나노급 D램을 양산해 프리미엄 제품의 제조 경쟁력을 더욱 높였다.

'초고집적 설계 기술'은 삼성전자가 독자적으로 개발한 차세대 반도체 설계 기술로, 이를 통해 20나노 8Gb DDR4 D램보다 생산성을 30% 이상 높였다.

또한 10나노급(1x) 8Gb DDR4 D램은 초고속·초절전 설계 기술을 적용해 기존 20나노 대비 동작속도가 30% 이상 빠른 3,200Mbps를 구현할 수 있고, 동작 상태에 따라 소비전력을 10%~20% 절감할 수 있어 차세대 엔터프라이즈 서버 시장에 최적의 솔루션을 제공한다.

삼성전자는 미세공정의 한계를 극복하기 위해 낸드플래시 양산에 적용한 '사중 포토 노광 기술'을 업계 최초로 D램에도 구현해 D램 핵심 공정 기술의 새로운 지평을 열었다.

※사중 포토 노광기술(QPT, Quadruple Patterning Technique): 초고집적으로 셀을 만들기 위해 한 번의 포토공정으로 초미세 패턴을 4배 많이 형성하는 기술

셀(정보 저장의 최소 단위)이 트랜지스터 하나로 구성된 낸드플래시와 달리 D램은 트랜지스터와 커패시터의 적층 구조로 셀이 구성된다.

이 때문에 10나노급 8Gb D램은 초고속으로 동작하는 트랜지스터 위에 고용량 커패시터를 나노단위 간격으로 배열해 완벽하게 동작하는 셀을 80억개 이상 만들어야 하므로 미세화에 따른 개발 난이도가 높았다.

삼성전자는 이러한 D램의 공정 한계를 '사중 포토 노광 기술'을 통해 극복해 차세대 10나노급(1y) D램도 적기에 양산할 수 있는 기반 기술을 확보했다.

또한 D램은 초미세 커패시터에 충분한 양의 전하를 저장하기 위해 '초균일 원자 유전막 형성 기술'이 필요하다.

10나노급 D램은 커패시터의 유전막을 옹스트롬(10분의 1나노) 단위의 초박형 원자 물질로 균일하게 형성해 더욱 높은 속도에도 안정적으로 동작하는 우수한 셀 특성을 확보했다.

삼성전자는 올해 용량과 성능을 동시에 높인 10나노급 모바일 D램도 양산해 PC, 서버 시장에 이어 초고해상도 스마트폰 시장도 지속 선점한다는 전략이다.

삼성전자 메모리사업부 전영현 사장은 "10나노급 D램은 글로벌 IT 고객들에게 최고 효율의 시스템 투자 솔루션을 제공할 것"이라며, "향후 차세대 초고용량 초절전 모바일 D램 출시를 통해 모바일 시장 선도 기업들이 더욱 혁신적인 제품을 적기에 출시해 글로벌 소비자의 사용 편리성을 대폭 향상하는데 기여해 나갈 것"이라고 밝혔다.

향후 삼성전자는 PC용 4GB(기가바이트) DDR4 모듈을 시작으로 엔터프라이즈 서버용 128GB 모듈까지 풀 라인업을 구축하고, 초고용량 모바일 D램의 높은 수요 증가세에 맞춰 10나노급 생산 비중을 지속적으로 확대해 프리미엄 D램 시장의 성장세를 견인할 계획이다.

※ 참고

□ 삼성 그린 메모리 홈페이지: www.samsung.com/GreenMemory

□ 삼성전자 최첨단 D램 양산 연혁

• 2009.07월 40나노급 2Gb DDR3 양산

• 2010.02월 40나노급 4Gb DDR3 양산  

• 2010.07월 30나노급 2Gb DDR3 양산 

• 2011.09월 20나노급(2x) 2Gb DDR3 양산 

• 2012.11월 20나노급(2y) 4Gb DDR3 양산 

• 2013.11월 20나노급(2y) 6Gb LPDDR3 양산

(※ 2014.02월 20나노급(2y) 8Gb LPDDR4 양산)

• 2014.02월 20나노(2z) 4Gb DDR3 양산

• 2014.10월 20나노(2z) 8Gb DDR4 양산

• 2014.12월 20나노(2z) 8Gb LPDDR4 양산 

• 2014.12월 20나노(2z) 8Gb GDDR5 양산  

• 2015.08월 20나노(2z) 12Gb LPDDR4 양산

• 2016.02월 10나노급(1x) 8Gb DDR4 양산  

• 2016년   10나노급(1x) 초고용량 모바일 D램 양산

□ 삼성전자 메모리 미국 CES(Consumer Electronics Show) 수상 연혁

-메모리 업계 유일 4년 연속 혁신상(Embedded Tech.부문) 수상

• 2013년 1월 64GB DDR3 RDIMM (30나노급 서버 D램), 2GB LPDDR3 (30나노급 모바일 D램)

• 2014년 1월 3GB LPDDR3 (20나노급(2y) 모바일 D램)

• 2015년 1월 64GB 3D TSV DDR4 RDIMM (20나노급(2y) 서버 D램), 4GB LPDDR4 (20나노급(2y) 모바일 D램)

• 2016년 1월 6GB LPDDR4 (20나노(2z) 모바일 D램)

▲세계 최초 '10나노급 8기가비트 D램'

20나노 D램 골든 수율 달성은 ‘종합예술’

반도체에서 ‘수율(收率)’이란 결함이 없는 양품(良品)의 비율을 뜻합니다. 쉽게 말해 불량률의 반대라고 생각하면 됩니다. 반도체를 생산하는 데 있어 수율은 모두의 숙제로 여겨졌습니다. ‘점점 더 작게! 더 고품질로!’를 외치는 반도체 업계들이 양산 일정을 맞추는 건 물론, 목표보다 더 높은 수율을 구현하기 위해 앞다퉈 노력하고 있는데요.

하지만 이러한 목표는 몇 개 부서만의 노력으로는 달성할 수 없습니다. 삼성전자 메모리사업부는 지난해 최고 제품 개발, 양산으로 사상 최대의 실적을 기록했습니다. 이는 메모리사업부 임직원 모두가 각자의 자리에서 최선을 다한 덕분인데요. 특히 다른 업체가 개발조차 못한 20나노 D램에서 골든 수율을 달성한 김세녕 상무와 임직원들의 활약이 눈부셨습니다.

수율을 높이려면 반드시 12인치 웨이퍼의 가장자리 부분에 있는 반도체 칩까지 정상 제품으로 양산할 수 있는 뛰어난 공정 능력을 확보해야 합니다. 김세녕 상무의 목표 역시 ‘공정 능력 개선을 통한 최대 수율 달성’이었는데요. 물론, 말처럼 쉽지만은 않은 도전이었습니다.

기존 양산 제품도 아닌 최첨단 제품에서 ‘수율 개선’은 한 사람이 잘해서 되는 게 아닙니다. 이를 두고 김세녕 상무는 반도체 제조 과정을 ‘종합예술’에 비유했는데요. 골든 수율 달성을 위해선 메모리사업부의 모든 역량을 결집해야 했죠. 각 단위 기술과 단위 공정들이 하나로 어우러져서 시너지를 내야 했습니다. 그는 “메모리사업부의 모든 사람들이 사명감과 자부심으로 똘똘 뭉쳐 ‘팀워크’를 발휘했기에 좋은 성과를 낼 수 있었다”고 말합니다.

삼성전자는 그동안 개발해온 모든 공정 기술과 노하우를 토대로 차세대 제품 개발에 박차를 가하고 있습니다. 새로운 공정 도입은 물론, 시장을 선도할 수 있는 양산 수율로 후발업체와의 격차를 점점 더 벌리고 있는데요. 삼성전자는 1992년부터 세계 D램 시장에서 부동의 1위를 굳건히 지키고 있습니다.

김세녕 상무에게 사상 최대 실적을 달성한 2014년은 어떤 의미일까요? 그는 “불가능에 도전해 뚜렷한 성과를 냈다는 점에서 무척 뿌듯한 시간이었다”고 말하는데요. 더불어 “위기 의식을 가지고 각자의 소임을 다해준 팀원들이 있었기에 가능했다”며 함께한 임직원들에게 고마움을 전했습니다.

최고 실적 달성의 원동력 ‘팀원에 대한 믿음’

김세녕 상무는 인터뷰 중 ‘팀워크’란 말을 자주 언급했습니다. 그는 “모든 성과는 팀워크에서 비롯됐고, 팀워크를 통해 많은 것들을 이룰 수 있었다”고 말하는데요. 프로젝트를 안정적이면서 열정적으로 추진하기 위한 필수 조건 역시 ‘팀워크’를 꼽았습니다. 그렇다면 김세녕 상무는 ‘팀워크’를 위해 어떤 노력을 기울이고 있을까요?

김세녕 상무는 자신의 리더십에 대해 “적임자를 찾아 믿고 맡기며 어려울 때 코칭하는 스타일”이라고 말합니다. 특히 그가 팀원들에게 신경 쓰는 부분이 있는데요. 바로 팀원들이 일에서 성취감을 스스로 찾을 수 있도록 믿고 기다리는 겁니다.

“단기적인 성과 측면에선 다소 느리지 않을까?’’ 하고 반문하는 사람들도 있을 텐데요. 이에 대해 김세녕 상무는 “믿고 맡기며 기다리는 과정을 통해 개개인의 자기계발이나 팀워크 측면이 훨씬 크게 성장하는 것을 직접 확인할 수 있었다”고 답했습니다. 그는 “중간중간 어려움을 겪는 팀원들에겐 올바른 방향성에 대해 서로 논의하고, 대화를 통해 격려한다”고 말합니다.

실제로 김세녕 상무는 팀원들의 이야기를 많이 들어주는 리더였습니다. 팀원들이 설명하는 화이트보드를 지긋이 바라보고 한 명 한 명의 이야기를 빠짐없이 경청했죠. 팀원들은 익숙한 분위기인 듯 의견을 개진하는 데 열정적이었습니다. 짧은 시간이었지만 김세녕 상무와 팀원들의 분위기를 느낄 수 있었습니다.

최고의 실적, 누구도 따라오지 못하는 성과를 이뤄낸 이들은 “일궈내고 싶은 더 큰 목표가 있다”고 하는데요. 그 목표는 바로 ‘8기가 D램 양산 시간 단축’입니다.

삼성전자는 2기가 D램에서 4기가 D램으로 주요 양산 제품을 바꾸는 데 4년이 걸렸습니다. 다음 목표는 8기가 D램으로 도약할 차례인데요. 김세녕 상무는 “지금까지 쌓아온 경험과 노하우를 접목해 8기가 D램이 주요 양산 제품으로 자리 잡는 시간을 확 줄일 것”이라고 새로운 목표를 밝혔습니다. 그는 “사람들이 불가능하다고 했던 20나노 D램 양산 수율을 현실로 만들었던 것처럼 반드시 기록을 단축해 새로운 메모리 신화를 쓰고 싶다”고 전했습니다.

20나노 4기가 D램 수율을 높여 반도체 제조 경쟁력 극대화에 기여한 김세녕 상무. 그는 “8기가 D램에서도 목표를 달성해낼 것”이라며 자신감을 내비쳤는데요. 모든 팀원과 함께 끊임없이 도전하며 반도체의 새 역사를 써왔던 그의 뚝심이 이번에도 세상을 깜짝 놀라게 하지 않을까요?

삼성전자는 지난해 웨어러블 기기용으로 이팝을 양산, 크기가 작은 웨어러블 기기에 맞도록 D램과 낸드플래시, 컨트롤러를 하나로 묶어 모바일 애플리케이션 프로세서(이하 ‘모바일 AP’) 위에 쌓았는데요. 사실 이팝이 양산되기 전까지 열에 약한 낸드플래시는 높은 온도로 작동하는 모바일 AP와 함께 쌓을 수 없다는 게 업계 통념이었습니다. 하지만 삼성전자는 내열의 한계를 높여 웨어러블 메모리 이팝을 양산, 스마트폰용 메모리의 통념을 바꿨는데요.

이번에 선보인 이팝은 스마트폰에 탑재되는 제품으로 모바일 AP와 하나의 패키지로 만들어 실장 면적을 40%나 줄일 수 있습니다. 이는 스마트폰 제조 시 더욱 슬림한 디자인을 구현하고 대용량 배터리를 탑재할 수 있다는 말인데요.

특히 스마트폰용 이팝은 3기가바이트 LPDDR3 모바일 D램과 32기가바이트 내장스토리지(eMMC)를 하나의 패키지로 만들어 더 뛰어난 초고속·초절전·초슬림 솔루션을 제공합니다.

또한 이팝에 탑재된 20나노급 3기가바이트 모바일 D램은 PC D램과 같은 초당 1866메가비트의 빠른 속도로 작동하는데요. 6기가비트 D램 2개를 묶은(1.5GB) 2쌍의 메모리가 모바일 프로세서와 64비트로 데이터를 처리, 최고의 성능을 보여줍니다.

한편, 삼성전자는 고사양 모바일 콘텐츠의 증가로 빠르게 확대되는 모바일 메모리 시장에서 20나노 D램을 활용해 다양한 용량의 라인업을 구축할 예정인데요. 글로벌 모바일 기업들과 협력을 더욱 강화해 모바일 메모리 시장 리더십을 강화해나간다는 계획입니다.

“대용량 이팝이 최신 플래그십 스마트폰에 탑재되면서 슬림한 디자인은 물론, 다양한 멀티태스킹을 더 빠르고 오래 즐길 수 있게 됐습니다. 향후 성능이 크게 향상된 차세대 이팝을 선보여 프리미엄 모바일 시장의 성장세를 계속 높여가겠습니다.”

-백지호 삼성전자 메모리사업부 마케팅팀 전무

한 단계 높은 ‘초고속·초절전·초슬림’ 그래픽 솔루션 제공

이번 제품은 기존 4기가비트 GDDR5 D램(속도 7Gb/s)의 용량과 속도 한계를 극복, 업계 최대 용량인 8기가비트와 최고 속도인 8Gb/s를 최초로 구현했는데요. 뿐만 아니라 게임 콘솔 최대 용량인 8기가바이트(GB) 용량의 D램을 단 8개의 칩만으로 구성할 수 있는 대용량 D램입니다.

일반 노트북에 8기가비트 칩 2개로 2기가바이트 그래픽 메모리를 구성할 경우, 빠른 데이터 처리 속도로 모니터 해상도는 높이고 소비전력은 낮출 수 있는데요. 칩의 실장 면적을 절반으로 줄여 더욱 얇은 노트북 디자인도 가능합니다.

특히 일반 D램(1866Mb/s)보다 4배 이상 빠른 8Gb/s의 속도로 동작하는 2개의 칩이 각각 32개의 정보출입구(I/O)를 통해 초당 64기가바이트(풀HD급 DVD 12장에 해당)의 데이터를 처리할 수 있어 초고화질(UHD) 콘텐츠를 더욱 부드럽고 선명하게 표현할 수 있습니다.

풀 라인업 구축으로 시장 선점에 박차 가할 것

삼성전자는 업계에서 유일하게 20나노 8기가비트 D램을 양산하고 있는데요. 그래픽 D램 양산과 함께 20나도 8기가비트 D램 풀라인업(서버/모바일/PC/그래픽)을 구축했습니다. 지난 해 서버·모바일 등 프리미엄 시장을 선점한 데 이어 올해엔 그래픽 시장은 물론, 노트북 등 보급형 IT시장까지 본격적으로 공략할 계획입니다.

향후 삼성전자는 8기가비트보다 큰 초고용량 D램을 출시해 프리미엄 시장을 선점할 예정인데요. 20나노 6기가·4기가비트 D램 라인업을 연이어 출시해 전체 D램 시장에서 20나노 D램의 비중을 지속적으로 높여나갈 것입니다.

“이번 8Gb 그래픽 D램의 양산으로 게임 콘솔은 물론, 일반 노트북까지 최고의 그래픽 솔루션을 제공하게 됐습니다. 향후 20나노 D램 공급을 지속적으로 확대해 글로벌 고객 수요 증가에 차질 없이 대응하고 프리미엄 메모리 시장의 성장세를 높여나겠습니다."

-최주선 삼성전자 메모리사업부 전략마케팅팀 부사장

삼성전자가 업계 최초로 차세대 초고속 메모리 ‘DDR4‘ 시대를 열었습니다.

최저 소비전력 초고속 ’20나노급 DDR4 D램’ 본격 양산

삼성전자는 30일 차세대 데이터센터의 엔터프라이즈 서버에 탑재되는 최고 속도의 ’20나노급 DDR4 모듈’ 양산에 돌입했습니다.

삼성전자가 세계 최고 성능의 ’20나노급 16GB(기가바이트) DDR4 모듈’ 양산과 ’20나노급 32GB DDR4 모듈’ 출시를 통해 빠르게 성장하고 있는 대규모 엔터프라이즈 서버 시장 공략에 나선 것입니다.

2008년 50나노급 DDR3 D램 이후 5년만! 

이번에 양산되는 ’20나노급 DDR4 D램’ 제품은 2008년 ’50나노급 DDR3 D램’ 이후 5년만에 메인 메모리 시장을 전환하는 제품으로 세계 최소 칩 사이즈에 초당 데이터 처리속도가 2,667Mb/s 까지 구현됩니다.

이는 ’20나노급 DDR3 D램’보다 소비전력을 30% 이상 감소시키면서도 1.25배 빠른 속도를 구현한 것인데요.

삼성전자가 ’20나노급 DDR4 D램’을 탑재한 ’20나노급 32GB DDR4 모듈’을 본격 공급하면 현재 ’30나노급 8GB DDR3 모듈’이 주를 이루는 서버시장은 고성능 저전력 대용량의 ‘DDR4’ 시장으로 빠르게 전환될 전망입니다.

엔터프라이즈 서버에 탑재되는 D램의 처리 속도를 높이면 시스템 처리 성능을 높이면서도 전체 소비 전력을 대폭 낮출 수 있으며, 대용량 메모리를 통해 최소 비용으로 시스템 전체 성능을 극대화해 투자 효율도 높일 수 있습니다.

차세대 데이터센터에 최적화된 초절전 그린메모리 솔루션 제공

삼성전자는 업계 최소 칩 사이즈의 ’20나노급 DDR4 D램’ 양산을 통해 서버에서 모바일까지 전 제품군을 확보해 글로벌 IT 고객에게 최고의 저전력 고성능 그린 메모리 솔루션을 제공할 수 있게 됐습니다.

향후 삼성전자는 한 발 앞선 차세대 그린 메모리 제품과 솔루션 개발을 통해 독보적인 제품 경쟁력을 지속 유지하고 고객 가치 창출을 극대화 하는 차세대 그린 메모리 전략을 통해 IT 시장 성장을 지속 주도할 예정입니다.

“초고속 DDR4 모듈은 하반기 차세대 서버 탑재를 시작으로 프리미엄 메모리 시장에서 본격적인 수요를 창출해 나갈 것이며, 내년에는 두 배 용량의 32GB DDR4 모듈을 중점 공급해 글로벌 고객들이 그린 IT 시장을 확대시키는데 기여할 것입니다.”

– 전영현 부사장