삼성전자, 미래 첨단 산업의 키 'D램’…향후 미래는?

▲40년간의 D램 개발사 (자료출처=삼성전자)

삼성전자는 단연 메모리 반도체 시장의 최강자다. 특히 D램에 있어 1983년 64Mb(메가비트) D램 개발 이후 과감한 투자와 기술 개발을 이어가고 있다. 최근에는 초거대 인공지능(AI) 시장이 급부상하면서 고성능 D램의 중요성이 커지고 있어 삼성전자 D램은 더 각광받을 것으로 보인다.

7일 업계에 따르면 삼성전자는 최근 현존 최대 용량인 32Gb(기가비트) DDR5 D램을 개발했다.

더블데이터레이트(DDR)는 D램의 표준 기술 규격, 즉 D램 제품의 세대를 의미한다. D램은 중앙처리장치(CPU)와 데이터를 주고받는데, DDR3, DDR4, DDR5 등 세대를 거듭할수록 데이터 전송 속도가 빠르고, 더 낮은 전력으로 서버를 구동할 수 있다. DDR5의 경우 DDR4보다 최고 동작 속도가 2배 이상인 7200Mbps에 달한다.

◇기술 집약의 완성체…DDR5 D램

▲현존 최대 용량을 갖춘 삼성전자의 32Gb DDR5 D램 (자료제공=삼성전자)

삼성전자는 DDR5 탄생의 배경에 관해 ‘HKMG(High-K Metal Gate)’ 공정과 ‘TSV(Through-Silicon Via)’ 공정을 꼽았다.

HKMG 공정은 반도체 제조 과정에서 고저유전체 절연 물질과 금속 게이트를 활용해 더 미세하고 효율적인 전자 회로를 만들고, 전력 소비를 줄이는 데에 도움을 주는 기술이다.

메모리는 전하를 저장하는 셀로 이루어져 있다. 각 셀 간 전하가 누출되지 않도록 절연돼야 한다. 그렇지 않으면 데이터 오염이 발생할 수 있고, 결과적으로 이 데이터가 필요한 프로그램이 작동되지 않을 수도 있다. 그간 메모리 제조업체는 이에 대한 한계를 마주한 상태였는데, 삼성전자는 HKMG 공정을 적용해 이러한 한계를 넘은 것이다.

삼성전자는 HKMG 공정이 DDR5에 적용되면서 밀집된 셀 사이의 절연 상태를 개선할 수 있었다고 설명했다. 이를 통해 DDR4에 비해 2배 이상의 빠른 데이터 처리 속도를 낼 수 있게 됐다. 에너지 사용량도 13% 줄여 고성능, 저전력이 필요한 곳에 활용할 수 있게 됐다.

TSV 공정은 실리콘 칩 안에 수직으로 구멍을 뚫어 다른 칩과 연결하는 실리콘 관통 전극 기술을 말한다. 이 공정을 통해 칩 내부 연결을 단축해 저전력으로 고속 데이터 전송이 가능하다. 또 작은 패키지에 높은 밀도의 칩 설계 역시 가능하게 해 장치 크기를 줄이는 데도 도움을 준다.

◇초거대 AI 시대 등장…차세대 고성능 D램 시장 견인

(게티이미지뱅크)

최근에는 생성형 AI 등 초거대 AI 기술이 주목을 받으면서 D램 시장 역시 수요가 많이 증가할 것으로 보인다.

AI 기술이 발달할수록 처리해야 할 데이터의 양 역시 기하급수적으로 늘어날 수밖에 없다. 이에 따라 메모리 반도체는 얼마나 많은 용량을 담을 수 있고, 얼마나 빠른 속도로 정보를 처리하느냐가 관건이 됐다.

시장조사업체 옴디아에 따르면 DDR5의 점유율은 2024년에는 27%까지 성장하고, 2027년에는 시장의 절반을 넘어설 것으로 전망했다.

수요가 늘면서 가격도 상승세다. 시장조사업체 D램익스체인지에 따르면 5일 기준 DDR5(16Gb) 현물 가격은 평균 4.1달러로 나타났다. 이는 한 달 전 대비 4.5% 오른 수치다.

삼성전자 관계자는 “DDR5는 고성능 컴퓨터뿐 아니라 클라우드, AI, 빅데이터, 자율주행과 같은 대용량 데이터 처리 응용 분야에서 빠른 성능과 효율을 제공한다”며 “향후에도 고용량 D램 라인업을 꾸준히 확대해 가며, 다양한 응용처에 공급도 확대해 차세대 D램 시장을 견인해 나갈 계획”이라고 말했다.