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평화롭기만 하던 오산천에 괴물이?!

한가로운 낮, 물가에서 일광욕을 즐기던 달수가 물속의 수상한 움직임을 발견합니다. 두려움도 잠시, 달수는 용감한 재주꾼 코땃쥐와 함께 괴물의 정체를 알아보기로 하는데요. 호기심에 이끌려 발걸음을 옮긴 곳에서 하천 방류수의 비밀까지 알게 되는 두 친구들!

오늘의 ‘둥둥, 오~~달수’ 세 번째 에피소드의 흥미진진한 이야기를 함께 감상해볼까요?

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스마트폰을 구매할 때 가장 중요하게 고려하는 요소 중 하나, 바로 카메라 성능입니다. 스마트폰 카메라의 성능은 이미 전문가가 아닌 사람들도 상당 수준의 사진과 영상을 제작할 수 있는 정도로 발전해왔는데요. 이들 카메라의 성능은 이미지센서의 기술력에 달려 있다고 볼 수 있습니다. 이미지센서는 각종 전자 기기에서 사람의 눈과 같은 역할을 하는 반도체로, 렌즈를 통해 들어온 빛을 받아 이를 디지털 신호로 변환해 이미지로 보여줄 수 있도록 합니다.

삼성전자는 지난 2021년에 업계 최초로 픽셀 2억 개를 탑재한 2억 화소 이미지센서를 선보인 이래, 2022년에는 업계 최소 크기의 픽셀로 구성한 2억 화소 이미지센서를 내놓는 등, 초고화소 이미지센서 분야를 선도하는 제품을 꾸준히 출시하며 시장을 이끌고 있는데요. 2023년 1월에는 0.6㎛(마이크로미터) 크기의 픽셀 2억 개를 탑재한 이미지센서 ‘아이소셀(ISOCELL) HP2’를 출시했습니다. 아이소셀 HP2는 삼성전자 반도체의 최신 초고화소 센서 기술을 집약한 제품으로, 지난 2월 1일에는 아이소셀 HP2가 탑재된 ‘갤럭시 S23 울트라’가 공개되기도 했습니다. 꾸준한 연구개발의 결과로 탄생한 첨단 기술과 노하우를 모두 모은 아이소셀 HP2, 어떤 특징이 있을까요?

*아이소셀 HP2 보도자료 보러가기 ☞ https://bit.ly/3JCZWDT

개발과 설계, 마케팅 담당자가 직접 들려주는 아이소셀 HP2 이야기

아이소셀 HP2는 어떤 과정을 통해 탄생했을까요? Sensor사업팀 Pixel개발팀 이경호 상무, Sensor설계팀 이승진 PL, Sensor마케팅팀 최소윤 님을 만나 자세한 이야기를 들어봤습니다.

Q. 아이소셀 HP2만의 차별화 포인트는 무엇인가요? 이를 구현하기 위해 어떤 기술이 새롭게 개발됐는지도 궁금합니다.

이경호 상무: 아이소셀 HP2는 기존 갤럭시S 시리즈에 탑재되었던 1억 800만 화소 센서보다 픽셀 크기를 약 56% 정도로 줄이면서도 화질은 유지하고, 전 화소에서 Auto Focus 동작을 구현하기 위해 픽셀 저장 용량을 획기적으로 늘려야 했는데요. 이를 위해 개발된 신기술이 ‘듀얼 버티컬 트랜스퍼 게이트’입니다. 이는 포토다이오드에 축적한 많은 양의 전하를 두 개의 게이트를 통해 회로에 효율적으로 전달하는 기술인데요, 잔상 없는 이미지와 높은 Dynamic Range(밝기의 범위)를 구현할 수 있는 것이 장점입니다. 이 기술 개발로 반도체 분야 최고 학회 중 하나인 VLSI (Very Large Scale Integrated Circuit)에서 발표하는 영예와 함께, 삼성 논문상 수상, DS 논문상까지 수상할 수 있었습니다.

이승진 PL: 설계 관점에서는 아이소셀 HP2의 높은 화소수와 Frame rate(프레임 속도: 연속된 이미지들을 촬영하거나 재현하는 속도의 비율)을 구현하기 위해 매우 빠른 속도로 동작할 수 있는 회로 디자인이 요구되었습니다. 특히 정확한 수치를 밝힐 수는 없지만, ADC(Analog-to-Digital Conversion)의 큰 폭의 증가가 꼭 필요했는데요. 제조 공정이 미세화됨에 따라 기존의 회로 레이아웃으로는 이를 구현하는 것이 불가능했습니다. 저희 설계 담당자들은 이를 극복해낼 수 있는 기술을 고안해 아이소셀 HP2 제품에 최초로 적용함으로써, ADC 간의 불일치가 발생할 수 있는 시나리오들을 사전에 예측하고 해결할 수 있었습니다. 그 결과로 이미지센서의 성능과 신뢰성에 있어 목표한 바를 모두 달성해낼 수 있었고요.

Q. 2억 화소 이상의 초고화소 제품 개발을 위해 픽셀이 점점 미세화되고 있는데요. 높아지는 기술 난이도에도 불구하고 초고화소 제품을 계속 개발하는 이유는 무엇인가요? 초고화소의 한계점을 어느 정도로 보시는지도 궁금합니다.

이경호 상무: ‘More pixels, Epic details’ 그리고 ‘Beyond Human Eye’가 초고화소 제품을 지속해서 개발해가는 이유입니다. 사람 눈의 최대 유효 화소 수가 약 5억 7,600만 화소로 알려져 있는데, 그 이상을 추구하고 있습니다. 픽셀 미세화가 한계에 봉착했다는 말은 오래전부터 있어왔지만 삼성전자는 아이소셀 기술을 계속 발전시켜 왔고, 앞으로도 기술의 한계는 없다고 생각하고 혁신 기술을 개발해가고 있습니다. 이러한 노력을 통해, 궁극적으로 모바일 기기 사용자들이 소중한 순간들을 마치 눈으로 보는 것처럼 생생하고 선명하게 기록하는 카메라 경험을 누릴 수 있을 것으로 기대합니다.

Q. 초고화소 이미지센서 제품을 개발할 때, 화질을 평가하고 개선해 나가는 방식이 궁금합니다.

이승진 PL : 아이소셀 HP2는 2억 화소 사진 촬영은 물론이고, 5천만 화소 모드에서의 사진과 8K 비디오 촬영, 그리고 1,200만 화소 모드를 활용한 촬영과 프리뷰 지원 등 매우 다양한 촬영 모드를 지원합니다. 이를 위해 적용된 기술이 테트라 스퀘어드 픽셀인데요. 이 기술에서는 RGB Bayer Pattern 출력을 위해 픽셀들을 다시 배열하는 리모자이크(Re-mosaic) 변환 시의 화질이 매우 중요합니다. 이에 필요한 화질 평가를 철저히 하기 위해, 개발 초기 알고리즘 단계부터 전문가들과 함께 화질 평가 항목에 대한 객관화된 수치적 결과와 시인성 관점에서의 결과를 개선해 나가고 있습니다.

Q. 2억 화소의 실제 화질을 검증한 당사자로서 아이소셀 HP2의 화질을 어떻게 평가하시는지 궁금합니다.

이경호 상무: 현재까지 우리가 출시한 2억 화소 이미지센서 제품 중 최고라 말할 수 있을 것 같습니다. 미세한 픽셀 하나하나에 담을 수 있는 전자 용량을 획기적으로 늘려 2억 화소에서 가능한 최고 화질을 구현했습니다. 또 5,000만 화소와 1,200만 화소 동작 시에도 노이즈를 줄이는 아키텍쳐로 개발함으로써 밝은 환경은 물론 어두운 환경에서도 우수한 화질을 얻을 수 있습니다.

또한 2억 개의 픽셀이 모두 Auto Focus 기능에 활용되기 때문에 초점을 빠르고 정확하게 잡을 수 있고, 픽셀 당 전자 용량을 높였기 때문에 HDR 성능도 매우 좋아졌습니다.

Q. 초고화소 이미지센서가 실제 사용자들의 카메라 경험에 주는 베네핏은 무엇인가요?

최소윤 님: 가장 큰 장점은 사용자에게 사진과 영상 촬영을 위한 다양한 선택지와 경험을 제공할 수 있다는 점입니다. 2억 화소 제품은 기본 동작이 1,200만 화소 모드로, 사용자의 기호 또는 조도 환경에 따라 5,000만 화소 또는 2억 화소 이미지까지 다양하게 촬영할 수 있는 옵션을 제공합니다. 아이소셀 HP2는 2억 화소 이미지센서로서 조도 조건에 따라 인접한 4개나 16개의 픽셀을 묶어 사용할 수 있는 ‘테트라 스퀘어드 픽셀’ 기술을 지원하기 때문에 빅 픽셀 제품의 강점인 저조도 환경에서의 밝고 선명한 사진 촬영도 가능한 동시에 섬세한 디테일까지 제공합니다.

또한, 이제 4K(약 800만 화소) 시대를 넘어 8K(약 3,300만 화소) 시대가 본격적으로 열리고 있는데요. 초고화소 이미지센서로 더 밝고 화각 손실이 적은 고퀄리티의 8K 영상을 손안에서 손쉽게 촬영할 수 있습니다.

Q. 향후 초고화소 이미지센서 시장은 얼마나 성장할까요?

최소윤 님: 시장조사기관들의 예측에 따르면 1억 화소 이상의 이미지센서 시장은 올해부터 2026년까지 약 20% 이상의 연평균 성장률을 보일 것으로 예상됩니다. 삼성전자는 아이소셀 HM3(1억 800만 화소), HP1(2억 화소), HP3(2억 화소), HP2(2억 화소) 등의 제품 라인업을 통해 초고화소 이미지센서 시장에서 리더십을 더욱 공고히 다질 예정입니다.

Q. 앞으로 이미지센서 기술은 어떤 방향으로 발전하게 될까요? 시장에서 초고화소 제품군은 어떤 전망을 보이는지, 삼성전자의 개발 방향에 대해서도 궁금합니다.

이경호 상무: 이미지센서는 화질이 가장 중요하며, 앞으로 양자 효율을 높이기 위한 새로운 소재와 구조, 잡음을 줄이는 트랜지스터 기술, 알고리즘 기술이 개발될 것입니다. 또한, High Dynamic Range 표현력 향상, 더욱 빠른 처리 속도 구현, 나아가서 사람의 눈으로 보는 것 이상으로 선명하고 디테일한 해상도를 갖추는 기술 등이 지속 발전할 것입니다.

최소윤 님: 삼성전자 아이소셀은 빅 픽셀과 미세 픽셀의 투 트랙(Two Track) 전략을 유지하면서 시장 트렌드에 맞는 제품을 기획하고 개발하는 노력을 지속할 예정입니다. 스마트폰에 탑재되는 카메라 개수나 화소 개수는 시장 전반적으로 성장해 있는 상태이지만, 앞으로 사용자들에게 차별화된 경험을 제공하기 위해서는 같은 화소나 픽셀 사이즈이더라도 더 뛰어난 저조도 성능 및 HDR 성능이 관건이 될 것으로 예상됩니다. 이대로라면 디테일 표현뿐만 아니라 dynamic range나 색 재현력 등의 관점에서도 곧 실제 사람의 눈으로 보는 것 같은 어마어마한 이미지센서가 개발되지 않을까요?

이승진 PL: 최근 UX 관점에서의 중요한 화두는 HDR(High Dynamic Range)인데요, 이를 위해 여러 방면의 관련 기술이 연구, 개발되고 있습니다. HDR은 이미지센서에서 화소 수와 함께 가장 중요하게 꼽히는 요소이고, 앞으로도 지속적으로 성능이 향상될 것으로 예상됩니다.

Q. 앞으로 이미지센서의 응용처는 어떤 방향으로 다변화될까요? 모바일 기기, 차량 외에도 기대되는 분야가 있는지요?

최소윤 님: 앞으로 이미지센서가 사용될 응용처는 무궁무진합니다. 삼성전자의 아이소셀 라인업은 모바일 기기나 차량용 이미지센서 외에도 AR, VR, 노트북, 태블릿 PC 기기를 위한 신제품을 계속해서 준비하며 시장 확대를 추진하고 있습니다.

한계 속에서 창조해낸 혁신 기술, 그리고 그 너머를 내다보다

세상에 없던 기술을 만들어내고 알리는 데에 쉬운 길은 없습니다. 아이소셀 HP2가 탄생하기까지 각 분야의 담당자들은 어떤 난관을 극복했을까요? 그리고 이들이 꿈꾸는 초고화소 이미지센서의 미래는 어떤 모습일까요?

Q. 제품이 개발되어 출시되기까지 특별히 중점을 둔 포인트는 무엇이었나요? 업무 중 어려웠던 부분이나 고비가 있었다면 어떻게 극복하셨는지도 궁금합니다.

이경호 상무: 플래그십 갤럭시 제품에 아이소셀 HP2를 탑재하게 되었기 때문에, 성능은 물론 모든 측면에서 문제가 없도록 해서 고객이 최고의 제품을 만들 수 있게 지원해야 한다는 책임감이 컸습니다. 쉽지만은 않았지만, 관련된 모든 부서들과 긴밀히 협력하고 소통하면서 문제를 풀어갔습니다.

이승진 PL: 고객이 요구하는 성능 목표에 도달하려면 개발 일정을 준수하는 것이 매우 어려운 상황이었는데요. 개발 목표를 전략적으로 이원화해 수행함으로써 약속한 일정도 준수하고, 성능도 목표 수준으로 달성할 수 있었습니다. 일정에 맞춰 도전적인 개발 과제를 완수하기 위해 팀원 모두가 힘든 부분들도 있었지만, 서로 돕고 의지하며 극복할 수 있었습니다.

최소윤 님: 아이소셀 HP2는 홍보에도 많은 공을 들였는데요. ‘제품에 적용된 어려운 신기술들을 어떻게 하면 쉽게 사용자들에게 설명할 수 있을까’를 깊이 고민했습니다. 새로운 기술이 많은데, 어려운 개념들을 풀어서 설명해야 하는 것이 난관이었죠. 저도 문과생 출신으로서 이해하기 어려운 부분도 많았지만, 그렇기에 오히려 대중이 이해하기 쉬운 단어로 기술과 개념을 표현할 수 있었던 것 같습니다.

Q. 이미지센서 사업과 관련해 기대되는 점은 무엇인가요? 앞으로의 다짐에 대해서도 들려주세요.
이경호 님: 우리의 아이소셀로 이미지센서 시장을 선도해 나가고자 합니다. 열심히 뛰겠습니다. 많이 응원해주십시오.

이승진 PL: 모바일뿐만 아니라 Automotive 등 다양한 제품군으로 사업을 확장해 진정한 이미지센서 리더로 성장하길 기대합니다.

최소윤 님: 누구나 간편하게 전문가처럼 완성도 높은 사진을 찍을 수 있도록, 마치 눈으로 직접 보는 것처럼 생생한 사진과 영상을 촬영할 수 있도록 좋은 품질의 이미지센서를 선보이고 싶습니다.

Q. 이미지센서 사업과 관련된 업무를 하고 싶어 하는 후배나, 삼성전자 입사를 희망하는 학생, 취업 준비생들에게 해주고 싶으신 말씀이 있다면요?

이경호 상무: 최근 이미지센서는 극저조도 화질까지 확보해야 해서 광학뿐만 아니라 잡음을 줄이는 반도체 소자 기술도 매우 중요시되고 있습니다. 따라서 광학 분야 외에도 여러 반도체 소자 분야의 전문가들이 역량을 펼칠 수 있습니다. 가능성이 무궁무진한 이미지센서 개발에 많이 지원해주세요.

최소윤 님: 이미지센서는 우리가 늘 사용하는 스마트폰에 여러 개씩 달려 있는 친숙한 반도체입니다. 너무 어렵게 생각하지 않으셨으면 좋겠고, 미래의 스마트폰 카메라를 기획하고 아이디어를 내고 싶다면 누구나 부담 없이 마케팅 업무에 지원하시면 좋겠습니다. 그리고 삼성전자 아이소셀은 스마트폰을 넘어 응용처를 다양하게 확대해 나갈 계획이기 때문에, 넓은 시야로 시장을 개척할 포부가 있는 분들 모두를 환영합니다.

이승진 PL: Sensor사업팀은 현재 모바일 센서뿐만 아니라 차세대 센서 등 다양한 센서를 개발하고 있습니다. Analog, Digital, Pixel, Optic, 공정 등 다양한 분야의 전문가가 함께 개발하고 있는데요. 본인 전공 분야 외 영역에 대해서도 폭넓은 지식을 동시에 향상시킬 수 있는 부서입니다. 더 높은 목표를 향해 도약의 발판을 마련하고 있는 Sensor사업팀과 함께하고 싶은 분들의 많은 지원을 응원합니다.

어떤 환경에서 촬영해도 전문가의 작품처럼 생생한 이미지, 눈으로 보는 것만큼 선명하고 디테일한 사진은 더 이상 꿈의 기술이 아닙니다. 새로운 기술에 대한 끊임없는 연구와 개발을 바탕으로 삼성전자 반도체의 초고화소 이미지센서는 지금 이 순간에도 진화하고 있습니다. 2억 화소를 넘어 사람 눈이 보는 그대로를 구현해낼 때까지, 삼성전자 반도체 이미지센서 아이소셀 시리즈에 많은 관심 부탁드립니다.

영상으로 만나보는 아이소셀 HP2의 눈부신 기술력

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미래 첨단 혁신 기술들로 가득했던 현장의 모습이 궁금하다고요? 그럴 줄 알고, 달수가 삼성전자 반도체 전시장의 다양한 모습들을 사진으로 한 가득 담아왔다는 사실! 역대 최대 규모로 열린 CES 2023의 이모저모, 함께 감상해볼까요?

 사진으로 만나보는 삼성전자 반도체 in ‘CES 2023’

달수가 찍어 온 사진 외에도, CES 2023 현장의 다양한 모습을 기사와 영상으로 만나볼 수 있습니다.

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삼성전자가 30일 환경부, 경기도와 5개 시(수원시, 용인시, 화성시, 평택시, 오산시), 한국수자원공사, 한국환경공단과 하수처리수 재이용 활성화를 위한 업무협약을 체결했습니다.

협약식은 이날 삼성전자 반도체 화성캠퍼스에서 한화진 환경부장관, 염태영 경기도 경제부지사, 이재준 수원시장, 이상일 용인시장, 정명근 화성시장, 정장선 평택시장, 이권재 오산시장, 박재현 한국수자원공사 사장, 안병옥 한국환경공단 이사장, 경계현 삼성전자 대표이사 사장 등이 참석한 가운데 진행되었습니다.

반도체 라인 증설에 따라 2030년이 되면 삼성전자 반도체 사업장에 필요한 공업용수가 현재의 두 배 이상이 될 전망입니다.

지난 9월 발표한 ‘신환경경영전략’을 통해 2030년까지 반도체 국내 사업장의 ‘물 취수량 증가 제로화’를 밝힌 삼성전자는 취수량을 늘리지 않으면서도 안정적으로 공업용수를 확보할 수 있는 다양한 방안을 검토했습니다.

이번 협약에 따라 수원시 용인시 화성시 오산시 공공하수처리장의 방류수를 반도체 사업장에서 필요한 공업용수 수준으로 처리해 삼성전자 기흥·화성·평택 사업장에서 공급받게 됩니다.

각 사업장에 공급된 방류수는 추가 공정을 통해 초순수로 만들어져 반도체 생산에 사용될 예정입니다.

이번 협약을 통해 삼성전자가 공급받을 수 있는 용수의 양은 하루 약 47만 4천 톤, 연간 1억 7,300만 톤에 달할 것으로 예상됩니다.

삼성전자 반도체 라인 증설에 따라 필요한 공업용수를 자연에서 추가 취수하지 않고, 공공하수처리장 방류수를 재이용하면서 국가적인 물 부족 문제 해소에도 기여할 것으로 기대됩니다.

이 밖에도, 삼성전자 반도체는 취수량 증가를 억제하기 위해 노후 설비 교체, 제조공정 개선, 신기술 개발 등 용수 사용량 최적화 활동과 취수량 저감을 위한 다양한 노력을 지속할 예정입니다.

삼성전자 DS부문 경계현 대표이사는 “초순수라는 깨끗한 물을 필요로 하는 반도체 산업에서 하수 재이용수를 사용한다는 것은 큰 패러다임의 변화”라며, “혁신적인 용수 재이용 기술을 개발해 정부, 지자체와 수자원 보전을 위해 함께 노력해 나갈 것”이라고 밝혔습니다.

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세상을 놀라게 하는 초일류 기술과 시장을 선도하는 혁신 제품은 안전한 사업장에서 탄생합니다. 삼성전자 반도체는 ‘환경안전이 경영의 제1원칙이다’라는 표어와 함께 협력사와 임직원들의 안전 관리를 최우선으로 하고 있습니다. 위험 요소 없는 안전한 사업장을 만들고 임직원 한 사람 한 사람의 안전 의식을 고취하기 위해 삼성전자 반도체와 협력사들이 한자리에 모였는데요. 지난 한 해 동안의 협력사 안전 활동을 되짚어본 제3회 안전경영대회 현장으로 함께 들어가보겠습니다.

삼성전자 반도체(DS부문)은 지난 29일 ‘2022 협력사 안전경영대회(2022 Best Safety Partners Annual Awards)’를 개최했습니다. 삼성전자 화성캠퍼스에서 진행된 이번 대회에는 류경희 고용노동부 산업안전보건본부장과 남석우 삼성전자 DS부문 글로벌 제조&인프라 총괄 CSO(최고 안전경영 책임자) 부사장, 송두근 환경안전센터장, 그리고 협력사인 원익IPS 이현덕 대표이사를 비롯한 71개 협력사 대표이사들이 오프라인으로 참석했으며, 위험 및 일반 작업을 하는 400여 개 협력사 직원들도 온라인 생중계를 통해 2022년 안전 활동을 돌아보고 안전에 대한 공감대를 형성하는 시간을 가졌습니다. 특별히 이번 대회는 처음으로 연간 협력사 안전경영 활동을 되돌아보는 연말결산대회로 진행되었으며, 분야별로 안전에 대한 노하우를 공유하고 협력사의 안전 역량 상향 평준화를 도모하는 자리로 마련했습니다.

이번 대회는 지난 한 해 동안의 삼성전자 반도체 협력사들의 안전 활동을 종합·결산하는 자리로 3대 분야(현장, 상생, 소통)에 대한 삼성전자의 지원 현황을 짚어보는 것으로 시작됐는데요. 현장 부문에서는 작업자의 불안전한 행동을 안전 행동으로 변화시키는 ‘또바기 안전 활동(BBS)’ 시행, 상생 부문에서는 작업자들의 안전 역량을 향상하는 국내 최대 규모의 ‘환경안전 아카데미’ 운영, 소통 부문에서는 협력사 경영진의 안전 의식을 고취하는 ‘CEO 간담회’ 개최 활동을 통해 안전한 작업 환경을 구축하기 위한 삼성전자 반도체의 지원 활동을 살펴볼 수 있었습니다.

이어서 총 213개 협력사가 참여한 안전 경영 우수 사례가 공유됐는데요, 각 분야별로 최우수 협력사의 대표이사들이 해당 내용을 직접 발표했습니다. ▲원익IPS(위험성 평가 우수) ▲엘오티베큠(설비/작업 개선 우수) ▲한양기술공업(SOP 준수도 우수) ▲심텍 (ESG 우수) ▲에이블(안전 문화 우수) 등 본선에 진출한 5개 협력사는 안전에 대한 노하우를 공유하고, 참석자들과 안전에 대한 공감대를 나누는 뜻깊은 시간을 가졌습니다.

이날 행사에서 삼성전자 DS부문 CSO 남석우 부사장은 “협력사의 안전이 곧 삼성전자의 경쟁력이다. 이번 행사를 토대로 안전한 사업장 조성을 향해 한 걸음 더 나아가게 되었으며, 앞으로도 협력사와 지속 가능한 성장을 함께하기 위해 지원을 아끼지 않겠다”라고 밝혔습니다. 류경희 고용노동부 산업안전보건본부장은 “정부는 기업이 스스로 위험 요인을 발굴·개선하고 결과에 책임지는 자기규율 예방 체계의 중대재해 감축 로드맵을 준비 중이다. 또 중소 협력사의 산업재해 예방 역량을 강화하기 위해 대·중소기업 상생과 원청 대기업의 ‘Safety in ESG’를 주요 과제로 삼고 있다. 삼성전자 반도체 DS부문과 협력사가 함께 한 안전보건 개선 노력, 그리고 상생을 위한 시도는 앞으로 우리가 나아갈 방향에 맞는 좋은 사례다”라고 평가했습니다.

이현덕 원익IPS 대표이사는 “삼성전자 DS부문이 협력사 안전경영 활동을 지원하고 가이드하는 덕분에 국내 최고 수준의 안전문화를 체험할 수 있을 뿐 아니라 원익IPS의 독자적인 안전활동을 만들어 나갈 수 있어 매우 큰 도움이 되고 있다”고 밝히며 “앞으로도 안전한 사업장 구축을 위해 한 발 더 앞서 고민하고 개선하는 원익IPS가 되겠다”라고 다짐했습니다.

안전을 향한 높은 관심과 꾸준한 노력, 그리고 강한 실천 의지를 확인할 수 있었던 2022 협력사 안전경영대회. 위험 요인을 제거해 산업재해를 예방하고 매 순간 안전한 사업장을 일궈 나가는 삼성전자 반도체와 협력사의 행보를 지켜봐주세요.

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게임, 가상현실 분야에서 계속 니즈가 증가하고 있는 고대역폭 그래픽 메모리

특히 최근 화두가 되고 있는 개념 중 하나는 ‘디지털 트윈(Digital Twin)’입니다. 디지털 트윈은 현실의 물리적 세계와 가상의 디지털 세계를 마치 쌍둥이처럼 함께 작동할 수 있도록 데이터로 연결하는 것을 말하는데, 생산 시뮬레이션, 기후 예측, 디자인, 건설 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 예상되고 있습니다. 디지털 트윈은 많은 양의 데이터를 다루기에, 이를 구현하기 위해서는 고성능 대용량의 메모리가 필요합니다.

한편, 고사양 게임들의 대거 등장도 고성능 대용량 메모리를 필요로 하는 요인이 되고 있습니다. 게임을 구동할 때, 보다 생동감과 몰입감 있는 3D 렌더링 이미지를 표현하기 위해 ‘레이 트레이싱(Ray Tracing)’ 기술이 발전하고 있는 추세입니다. 레이 트레이싱은 특정 장면의 주변에서 반사되는 빛의 경로를 추적해 색의 정보를 수집하여 저장하고, 실시간으로 연산하여 각 픽셀의 색을 결정합니다. 이러한 레이 트레이싱을 위한 실시간 연산은 1초당 최대 60~140장의 장면을 그려내야 하는 게임에서 매우 빠르게 많은 양의 데이터 연산을 필요로 하기 때문에 메모리의 높은 대역폭(bandwidth)을 요구하게 됩니다. 또한, 보다 선명한 이미지 표현을 위해 디스플레이의 해상도도 빠른 속도로 4K에서 8K로 전환되고 있으며, 이에 따라 프레임 버퍼 역시 기존 대비 2배 이상으로 확장해야 할 필요성이 대두되고 있습니다.

*프레임 버퍼(Frame buffer): 화면에 나타날 영상정보를 일시적으로 저장하는 기억장치

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첨단 패키징 기술 FOWLP를 기반으로 성능과 용량을 2배 높인 그래픽 메모리 GDDR6W를 개발하다

이와 같이 조금 더 현실과 가까운 가상 세계를 구현해 사용자 경험을 향상시키기 위해서는 고성능, 대용량, 고대역폭을 모두 갖춘 메모리가 필수적입니다. 이러한 시장의 요구에 발맞춰 삼성전자는 차세대 그래픽 D램 기술인 GDDR6W(x64) 기술을 업계 최초로 제시했습니다. GDDR6W는 삼성전자가 최근 발표한 GDDR6(x32) 기술을 기반으로 하며, 여기에 차세대 패키지 기술인 Fan-Out Wafer level Package(FOWLP) 기술을 접목해 대역폭과 용량을 획기적으로 늘린 기술입니다.

삼성전자는 지난 7월 업계 최고 속도의 그래픽 D램인 24Gbps GDDR6를 시장에 선보인 바 있습니다. GDDR6W는 GDDR6와 동일한 크기의 패키지로 성능(대역폭) 2배와 용량 2배를 구현할 수 있는 제품으로, 새로운 메모리 칩 다이(die)의 개발 없이 적층, 조립 기술인 FOWLP 기술을 통해 이를 구현할 수 있습니다. 아래 그림에서 볼 수 있는 바와 같이 동일한 크기의 패키지 안에 메모리 칩을 2배 많이 탑재할 수 있기 때문에, GPU의 변경없이 그래픽 D램 용량을 16Gb에서 32Gb 대역폭을 IO 개수 x32에서 x64로 2배 높인 그래픽 카드와 노트북 등을 개발할 수 있습니다. 바꾸어 말하면 메모리 점유 면적을 기존 대비 50% 감소시킬 수 있는 것입니다.

일반적으로 칩을 적층할 때는 패키지의 사이즈가 증가하는데, 패키지 높이를 줄이는 데에는 물리적 제약이 있습니다. 또한 칩을 적층하면 용량은 늘어나지만 방열과 성능에 있어 tradeoff가 생깁니다. 이를 극복하기 위해 삼성전자는 GDDR6W에 FOWLP 기술을 적용했습니다. FOWLP는 메모리 칩 다이를 PCB가 아닌 실리콘 웨이퍼에 직접 실장하는 기술로, RDL(Re-distribution Layer, 재배선) 기술을 적용하여 배선의 패턴을 미세화 할 수 있어 높은 성능을 구현할 수 있습니다. 또한, PCB를 사용하지 않는 만큼 패키지의 두께도 얇아지며 방열 기능도 향상됩니다.

이렇게 FOWLP 기술을 활용한 GDDR6W 패키지는 높이가 0.7mm로, 기존 GDDR6 패키지의 1.1mm 대비 약 36%나 두께를 줄일 수 있습니다. 또한, 앞서 설명한 바와 같이 칩을 더 적층했음에도 기존 GDDR6 대비 열 특성과 성능을 동일한 수준으로 구현할 수 있습니다. 그리고 단일 패키지당 I/O를 확장시킬 수 있기 때문에 GDDR6 대비 대역폭을 2배로 향상시킬 수 있게 되는 것입니다.

패키징은 전공정을 끝낸 웨이퍼를 반도체 모양으로 자르거나 배선을 연결하는 작업을 말하며 업계에서는 후공정이라고도 부릅니다. 반도체 업계는 전공정 단계에서 회로를 최대한 미세화하는 방향으로 지속 발전해왔으나, 점차 한계에 다다름에 따라 패키징 기술의 중요성이 크게 증가하고 있습니다. 이에 따라 삼성전자는 서로 다른 칩을 웨이퍼 상태로 적층해 하나의 패키지로 만드는 기술인 3D IC package 기술을 GDDR6W에 적용하였으며, 향후 이와 같은 advanced packaging 기술을 지속 개발해 나갈 예정입니다.

* 삼성전자 패키징(Packaging) 기술 설명 바로가기 : https://bit.ly/3cED9q5

금번 개발된 GDDR6W 기술은 시스템 레벨에서 HBM 수준의 대역폭을 지원할 수 있습니다. HBM2E는 시스템 레벨 I/O 4K개, 핀당 전송 속도 3.2Gpbs를 기준으로 했을 때 시스템 레벨 대역폭이 1.6TB/s인데, 이번에 개발된 GDDR6W는 시스템 레벨 I/O 512개, 핀당 전송속도 22Gpbs를 기준으로 1.4TB/s의 대역폭을 낼 수 있습니다. 뿐만 아니라 GDDR6W는 HBM2E를 사용하는 것 대비 I/O 개수가 약 8분의 1 수준으로 감소하기 때문에, HBM 구현에 필수적인 마이크로 범프(bump)가 필요하지 않습니다. 따라서 HBM 패키지와 달리 인터포저(Interposer) 층을 사용하지 않아도 되기 때문에, 비용 측면에서도 이점을 제공합니다.

*System Level: 그래픽 카드를 예로 들 수 있으며, GDDR6W는 패키지 8개, HBM은 4개 탑재한 경우를 기준으로 했음.

삼성전자 메모리사업부 신사업기획팀 박철민 상무는 “GDDR6W는 기존 다양한 분야에서 사용되는 GDDR6에 Advanced Package 기술을 활용하는 것만으로 동일 크기의 패키지에서 2배의 메모리 용량과 성능을 구현할 수 있다”며, “GDDR6W를 통해 다양한 고객의 요구를 만족하는 차별화된 메모리 제품을 지원할 수 있으며, 이를 통해 시장을 계속 선도해 나갈 예정이다”라고 밝혔습니다.

삼성전자는 GDDR6W 제품에 대해 표준화 진행중으로 사업화 기반 확보하였으며, 향후 GPU 업체들과의 협력을 통해 AI, HPC 어플리케이션에 활용되는 신규 고성능 가속기는 물론 notebook 등의 small form factor 기기로도 GDDR6W의 응용처를 확대하겠다고 밝혔습니다.

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