우수한 정보통신기술(ICT)을 대중들에게 알리며, 대한민국 ICT 산업 발전에 기여하고 있는 ‘‘대한민국 임팩테크(ImpaCT-ech) 대상’. 올해로 31번째를 맞이한 ‘대한민국 임팩테크 대상’ 시상식이 지난 4월 17일, 서울 코엑스에서 개최되었다. 이번 시상식에서 삼성전자 반도체는 12나노급 32Gb DDR5 D램으로 대통령상을 수상하는 쾌거를 이뤘다. 삼성전자 반도체 뉴스룸이 그 현장을 생생하게 담아왔다.

‘대한민국 임팩테크 대상’은 1994년부터 시행된 연례행사로, 현재 정보통신기술 분야에서 권위 있는 시상 제도다. 매년 ICT 산업에 대한 대중들의 인식을 제고하고, 국가경쟁력 향상에 기여하기 위해 혁신 기술을 보유한 우수 기업을 선정해 상을 수여하고 있다.

이번 시상식은 과학기술정보통신부 이종호 장관의 개회사로 막을 올렸다. 이종호 장관은 “대한민국 임팩테크 대상은 디지털 기술의 혁신적 선도 모델과 우리나라 ICT 산업의 미래 가능성을 제시한다는 측면에서 큰 의의가 있다”며, “수상자로 선정된 분들을 비롯해 값진 도전의 과정에 참여해 준 모든 분께 감사와 응원을 드린다”는 말로 행사의 시작을 알렸다.

삼성전자는 올해 대한민국 임팩테크 대상에서 메모리 산업을 주도할 독보적 경쟁력의 12나노급 32Gb DDR5 D램으로 대통령상을 수상하는 영예를 안았다.

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메모리 기술 한계 극복의 중심, 12나노급 32Gb DDR5

12나노급 32Gb DDR5 D램은 단일 칩 기준으로 역대 최고 용량을 자랑하는 삼성전자 메모리의 혁신 기술이 집약된 제품이다. 기존 12나노급 16Gb DDR5 D램에 비해, 2배의 용량과 동일 128GB 모듈 기준 약 10%의 소비 전력 개선이 가능한 점이 특징이다.

업계 최고, 32Gb DDR5 D램을 탄생시킨 메모리사업부 DRAM개발실 임직원들의 대통령상 수상 소감을 들어보았다.

업계 최초이자 최고 용량의 D램 개발 결실을 인정받게 된 박성철 상무는 “12나노급에서는 대용량 32Gb D램을 단일 칩 패키지 크기에 맞추기 어렵다는 초기 검토 결과가 있었으나, 신입사원들의 질문을 기반으로 선배 사원들이 함께 기술적인 다양한 방안을 모색했고, 이를 발전시켜 최종 제품화까지 성공한 사례”라며, “세대를 넘어선 구성원들의 열린 소통과 협력이 삼성전자 반도체 기술 리더십과 경쟁력 제고에 중요한 요소라는 것을 재확인했다”고 말했다. 더불어, “앞으로도 고객에게 사랑받는 제품을 개발하고, 그 과정에서 얻은 귀중한 경험을 바탕으로 더 좋은 제품을 만드는 데 힘쓰겠다”고 강조했다.

이창수 님 역시 이번 수상에 대해 “제품 기획 단계부터 샘플 출하까지 최고의 결과물을 위해 많은 분들이 함께 노력해 준 결과”라는 말과 함께, “현존 최대 용량 D램 개발의 일원으로 참여할 수 있어 영광이었고, 앞으로도 고객이 인정할 수밖에 없는 제품을 지속 개발하겠다”는 다짐을 내비쳤다.

세계 최고의 기술력인 32Gb DDR5 D램 제품의 대통령상 수상에 벅찬 자부심을 느낀다는 신현승 님은 “답이 보이지 않는 순간마다 솔직히 포기하고 싶은 생각도 여러 번 했다”라며, “끝까지 서로 격려하며 최선을 다해 결과를 만들어 준 모든 개발실 임직원에게 진심으로 감사를 표한다”는 소회를 남겼다.

한정훈 님은 “팀원들과 오랫동안 함께 개발했던 12나노급 32Gb DDR5 D램 제품이 좋은 결과를 얻게 되어 엔지니어로서 자랑스럽고 뿌듯하다”며, 함께 개발에 참여한 임직원들을 향한 감사의 인사도 잊지 않았다.

마지막으로 신상웅 님은 “12나노급 32Gb DDR5 D램은 최고 용량의 제품으로, 고주파, 저전력 특성을 확보하기 위해 설계 시작 단계부터 많은 고민과 노력이 들어갔다”고 전하며, “이러한 기념비적인 제품의 시작부터 전 과정에 참여하게 되어 개인적으로 무척이나 값진 경험이었다”는 말을 덧붙였다.

다가올 미래는 또 어떻게 변하게 될까? 미세 공정의 한계를 돌파하기 위해 지속적으로 노력하며 미래 첨단 산업을 선도하고 있는 삼성전자 반도체. 초거대 AI 시대의 중심에 서 있는 삼성전자 반도체의 앞날을 기대해 보자.

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올해는 ‘세계 최초로 24Gbps급 전송 지원 인터페이스(Interface) IP를 적용한 UFS 4.0 제품’으로 제품상을, ‘AI 활용 반도체 수율/불량 분석 방법론 개발’로 기술혁신상을 수상한 것. 이번 수상의 주역들과 함께, 두 기술에 대해 자세히 살펴보자.

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‘세계 최초’ 24Gbps급 전송 지원 인터페이스 IP 적용 기술

대규모 데이터를 활용하는 AI 등의 응용처가 확장되면서 데이터 전송 속도와 저장 용량이 계속 증가하고 있다. 이에 따라 고속 데이터 전송 기술 및 이를 활용한 제품 개발에 귀추가 주목되고 있다. 그리고 그 중심에 인터페이스 IP 기술이 있다.

인터페이스 IP는 효율적인 고속 네트워크 통신을 통해 원활한 데이터 이동을 돕는 기술로, *UFS와 같은 고속 데이터 처리 기술을 지원하고 이는 제품의 토대가 된다. 따라서 많은 기업이 이를 선제적으로 개발하기 위해 노력하고 있다. 이러한 환경 속에서 탄생한 기술이 바로, 이번 IR52 장영실상에서 제품상을 거머쥔 ‘24Gbps급 전송 지원 인터페이스 IP 적용 기술’이다.

* UFS(Universal Flash Storage) : 휴대전화나 태블릿 등의 디지털 기기에 사용되는 플래시 메모리의 한 종류로, 빠른 데이터 전송 속도와 저전력을 지원해 빠르고 효율적인 데이터 저장 및 읽기를 가능케 한다.

삼성전자는 해당 기술을 UFS 4.0 규격을 지원하는 컨트롤러 칩에 세계 최초로 적용했다. UFS 4.0은 기존 UFS 3.1 대비 데이터 전송속도를 2배 향상하고 전력 효율은 45% 개선한 제품으로, 이를 통해 UFS 시장에서 높은 점유율을 확보했다.

이러한 독보적 기술을 탄생시킨 주역, 파운드리사업부 IP개발팀 정영진 PL, 임병현 TL, 김성윤 TL, 메모리사업부 Controller개발팀 정용우 TL에게 해당 기술의 특성과 향후 발전 방향에 대해 물었다.

Q. 이번에 선보인 인터페이스 IP 기술은 현재 모바일 시장에 어떤 변화를 일으켰나요?

세계 최초 UFS 4.0용 인터페이스 IP는 이전 세대 대비 전송 속도와 전력 효율을 개선한 기술입니다. 이에 더해 고속 데이터 전송 시 오류가 발생하지 않는 error-free 전송을 보장함으로써 사용자의 모바일 경험을 향상시킬 수 있습니다. 해당 기술은 프리미엄 모바일 제품에 적용되고 있으며, 이전 규격(UFS 3.1)을 지원하는 환경에서도 UFS 4.0 시장이 빠르게 확장되고 있습니다. 더불어 오토모티브 제품에서 필요로 하는 대역폭과 응답 시간에 개선 효과가 있어 해당 시장에서 적용 또한 늘어날 것으로 예상됩니다.

Q. ‘세계 최초’라는 타이틀을 얻기까지, 여러 기술적 어려움을 극복하는 과정이 있었다고 들었습니다.

맞습니다. ‘세계 최초’로 인터페이스 IP 기술을 개발하고 ‘적용 제품까지 확보’하는 매우 도전적인 과제였습니다. 신규 사양의 인터페이스 IP를 선보이기 위해서는 먼저 국제 반도체 표준화 기구(JEDEC), 모바일 산업 프로세서 인터페이스(MIPI) 등과 같은 국제 표준 규격 단체와 차세대 기술 규격에 대한 제정 논의가 필요했습니다. 우리 연구진은 이와 동시에 신규 기술에 대한 사양 예측, 모니터링을 통한 선행 기술 개발, 그리고 제품에 탑재될 IP 개발을 병행했습니다.

그러나 신규 기술에 대한 예측은 언제나 변경 될 수 있기에, 이점을 늘 고려하며 IP 설계를 진행해야 한다는 어려움이 있었습니다. 따라서 IP를 검증할 수 있는 다양한 로직 설계 검증 기법을 활용했습니다. 또한, 각 인터페이스 개발자 간의 정확한 역할 분담과 빠른 의사 결정을 통해 개발 시간을 단축했습니다. 결과적으로 UFS 사양 확정 전에 IP 개발을 완료함으로써 해당 기술을 세계 최초로 선보일 수 있었습니다. 이러한 과정은 가시적인 성과 도출뿐 아니라, 기술적으로 한 단계 성장할 수 있는 계기가 되었습니다.

Q. 향후 고속 인터페이스 IP 기술에 기반한 UFS 제품 개발 계획도 궁금합니다.

ChatGPT와 같은 생성형 AI는 사용자의 요구에 따라 텍스트, 이미지, 동영상, 음악 등의 콘텐츠를 생성하는 데에 많은 데이터를 필요로 합니다. 이에 따라 UFS와 같은 데이터 저장 장치의 대역폭 확장에 대한 요구가 계속되고 있습니다. 이를 충족시키기 위해 국제 표준 단체와 업계는 차세대 규격 제정을 위한 논의를 진행 중입니다.

삼성전자 파운드리사업부 IP개발팀은 차세대 제품에 탑재될 신규 인터페이스 IP 역시 최초로 선보이기 위해 노력하고 있습니다.  이를 통해 스마트폰, 자동차, 서버 등 우리 일상에서 사용되는 다양한 기기에서 더욱 편리하고 풍부한 사용자 경험을 제공하고자 합니다.

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AI 활용 반도체 수율/불량 분석 방법론 개발을 통한 기술 혁신

반도체 경쟁력을 확보하기 위해선 설계, 공정, 제조 기술 외에도 불량 분석이 중요하다. 삼성전자 파운드리사업부 ‘PE(Product Engineering)’팀은 최근 AI 기술을 활용한 반도체 불량 분석 방법론을 개발하고, 이를 반도체 공정에 적용했다.

웨이퍼 불량 Map Pattern을 자동으로 분석하는 방법론과 공정 불량 인자 검출 자동화 기법을 접목한 것. 또한, 공정 미세화로 신규 난제가 증가함에 따라, 불량 분석 역량을 향상시키기 위한 전문가를 적극 양성하고, 성취감을 고취할 수 있는 조직 문화를 조성해 제품 경쟁력 강화에도 기여했다. 이를 통해 PE팀은 IR52 장영실상 기술혁신상을 수상했다.

기술 혁신은 산업 발전의 단단한 초석이 되는 일이기에, PE팀에서는 이번 프로젝트에 대한 책임감과 기대가 남달랐을 것. 해당 기술 혁신의 주역, 파운드리사업부 PE팀 오길근 PL과 김정환 TL, 윤방한 TL, 파운드리사업부 PA3팀 윤민홍 님에게 지난 과정에 대해 물었다.

Q. 이번 기술 혁신 과정에서 성공을 위해 특별히 중요하게 여긴 점이 있다면 무엇인가요?

반도체 경쟁력을 확보하기 위해서는 문제를 발견하고 개선하는 과정이 필수불가결하며 이를 위해서는 많은 인적, 물적 자원과 시간이 필요합니다. 또한, 기술적인 문제로 인해 예상치 못한 난관이 언제나 발생할 수 있습니다. 그렇기 때문에 실무진이 해당 과제의 필요성과 방향성을 충분히 이해하고, 이를 바탕으로 같은 목표를 향해 나아갈 수 있게끔 하는 조직 문화가 필수적입니다.

이번 기술 혁신은 팀원들이 해당 프로젝트에 대한 높은 이해와 지식을 바탕으로 기술적인 문제 해결에 적극적으로 참여했고, 아이디어로만 머물러 있던 부분을 차근차근 현실화할 수 있었던 점이 있었기에 가능했습니다. 특히, 다수의 팀원들이 AI/Machine Learning 등의 교육을 이수할 수 있도록 지원해 전문가를 지속 양성했고, 리더는 관련 기술을 보유한 사내·외 전문가와의 교류를 통해 프로젝트에 대한 몰입도를 높일 수 있었습니다.

Q. 앞서 언급한 예상치 못한 난관은 무엇이었나요?

웨이퍼 테스트 이후 바로 불량의 원인과 비율을 식별할 수 있다면 많은 자원을 절약할 수 있겠다는 기대감으로 ‘AI 활용 Wafer Map 분석’ 프로젝트를 시작했습니다. 그러나 초반에는 우려가 많았습니다. 새로운 기술이 실제로 업무에 적용되고 효과를 내는 것도 쉽지 않은 일이니까요.

수년간 관련 논문을 조사하며 우리의 조건과 상황에서 어떤 차별화를 가져올 수 있을지 고민했습니다. 이를 바탕으로 관련 부서를 설득하는 과정을 거쳤습니다. 그리고 우리가 생각한 기술을 바로 실현해 볼 수 있는 조직과 끈끈한 협업을 진행했으며, 이러한 과정을 통해 해당 프로젝트의 의미와 성과를 입증할 수 있었습니다.

Q. PE팀에서는 이번 수상이 지니는 의미에 대해 어떻게 생각하나요?

이번 수상은 가시적인 성과 외에도 지니는 의미가 많습니다. PE팀은 직접 공정이나 제품을 개발하는 팀이 아니기에 외부에 잘 드러나지 않는 부서입니다. 이번 수상을 계기로 평가·분석 역시 반도체 산업의 한 축을 담당하는 주요 분야임을 알리고, 팀원 모두 자부심을 바탕으로 세계 최고의 분석 경쟁력을 갖춘 엔지니어로 성장하며 앞으로 더 많은 것을 해낼 수 있길 기대합니다.

Q. 이번 수상을 발판으로 앞으로 나아갈 방향도 궁금합니다.

우리는 이제 시작이라고 생각합니다. 단기적으로는 이번 수상 기술을 실제 업무에 완전히 녹여 실질적인 경쟁력 확보에 주력할 계획입니다. 중장기적 목표로는 설비, 공정 데이터와 연계해 문제점을 자동으로 발굴, 개선하는 방안을 검토하고 있습니다. 향후 삼성전자 반도체가 파운드리 산업에서 독보적인 기술 경쟁력을 갖추는 데에 있어 확실한 길잡이가 되고자 합니다.

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이렇듯 삼성전자 반도체는 고유의 혁신 DNA를 기반으로, 차세대 기술 개발에 앞장서고 있다. 오늘도 반도체 소재, 제품 개발부터 양산에 이르는 모든 단계에서 선도적인 기술 발전을 위해 힘쓰는 연구원들에 대한 많은 격려와, 앞으로 삼성전자가 그려 나갈 반도체 산업의 미래를 기대해 주길 바란다.

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■ 최대 용량, 최저 소비전력 ‘128기가바이트 TSV D램 모듈’ 본격 양산

삼성전자는 지난해 8월 TSV 기술로 ’64기가바이트 DDR4(Double Data Rate 4) D램 모듈’ 양산에 성공해 3차원 D램 시장을 창출한 데 이어, ‘128기가바이트 TSV D램 모듈’ 양산으로 D램 용량 한계를 돌파했습니다.

이번 128기가바이트 TSV D램 모듈은 최고 용량뿐만 아니라 초고속, 초절전, 고신뢰성 등 그린 IT의 요구 사항을 모두 만족해, 차세대 엔터프라이즈 서버와 데이터센터를 위한 최고의 솔루션을 제공합니다.

128기가바이트 D램 모듈에는 삼성전자의 최신 20나노 공정을 적용한 8기가비트(Gb) DDR4 D램 칩 총 144개로 이루어져 있으며, 외관상으로는 각 칩을 TSV적층 기술로 4개씩 쌓은 패키지 36개가 탑재된 모습인데요.

TSV 기술은 기존 와이어(금선)을 이용한 패키지보다 신호 전송 특성이 우수할 뿐만 아니라 최적화된 칩 동작회로를 구성할 수 있어 더욱 빠른 동작속도와 낮은 소비전력을 동시에 구현할 수 있습니다.

특히 이번 128기가바이트 TSV D램 모듈은 기존 와이어(금선)을 이용한 64기가바이트 D램 모듈에 비해 용량뿐만 아니라 속도도 2배 정도 빠른 2,400Mbps를 구현하면서도(최대 3,200Mbps까지 가능) 소비전력량을 50%나 줄일 수 있습니다.

또한 삼성전자는 올해 중에 TSV 기술을 적용해 ‘128기가바이트 DDR4 LRDIMM’ 제품도 연이어 양산해 ‘TSV 풀라인업’을 제공하고, 초고용량 D램 수요 증가세에 맞춰 20나노 8기가비트 D램의 생산 비중을 빠르게 늘려 제조 경쟁력을 한 단계 높일 전략입니다.

삼성전자 메모리사업부 전략마케팅팀 최주선 부사장은 ” 128기가 D램 모듈 양산으로 글로벌 IT 고객들이 투자 효율성을 더욱 높인 차세대 서버 시스템을 적기에 출시할 수 있게 되었다”며, “향후 다양한 분야의 시장 선도 고객들과 기술 협력을 확대하고 글로벌 IT 시장 변화를 가속화해 소비자의 사용편리성을 높이는데 기여해 나갈 것”이라고 강조했습니다.

한편 삼성전자는 TSV 기술을 활용해 대역폭을 크게 끌어올린 차세대 초고속 컴퓨팅용 HBM(High Bandwidth Memory) 제품에 이어 컨슈머 시장용 제품도 적기에 양산해 새로운 프리미엄 메모리 시장 확대를 주도하고 차별화된 사업 위상을 더욱 강화시켜 나갈 예정입니다.

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삼성전자와 글로벌 모바일 업체들이 모바일 기기의 성능을 전문적으로 평가하기 위한 컨소시엄을 구성했습니다.

■ 삼성전자, 브로드컴, 화웨이, 오포, 스프레드트럼 등 참여

삼성전자와 브로드컴(Broadcom), 화웨이(Huawei), 오포(OPPO), 스프레드트럼(Spreadtrum) 등 5개사는 26일 중국 심천에서 ‘모바일벤치 컨소시엄(MobileBench Consortium)’을 발족하고 글로벌 IT 업체들을 초청해 컨소시엄의 목표와 협력방안을 설명하는 행사를 가졌습니다.

컨소시엄 멤버 5개사는 투명성, 공정성, 전문성을 동시에 추구하며 모바일벤치 프로그램을 통해 글로벌 고객에게 보다 수준 높은 모바일 기기 분석 솔루션을 제공할 것을 결의했습니다.

■ ‘모바일벤치 2013’ (MobileBench, MobileBench-UX) 발표

이번 행사에는 참여 업체들이 공동 승인한 ‘모바일벤치 2013’이 공개됐습니다.

모바일 기기 개발자용 전문 프로그램인 ‘모바일벤치 2013’은 ‘모바일벤치(MobileBench)’와 ‘모바일벤치-UX(MobileBench-UX)’로 구성되었는데요.

‘모바일벤치(MobileBench)’는 모바일 기기를 구성하고 있는 핵심 부품인 모바일AP, 모바일 D램, 내장스토리지(eMMC), 그래픽 등과 같은 하드웨어의 성능을 측정할 수 있는 어플리케이션으로 평가 조건을 모바일 개발자가 직접 설정해 부품별 성능을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 것이 특징입니다.

특히 ‘모바일벤치-UX(MobileBench-UX)’는 소비자가 실제로 사용하는 환경에서 성능을 평가하는 것이 가능합니다.

예를 들면, 게임 중 인터넷에 접속해 동영상을 재생하고 사진을 촬영한 후 파일로 전송하는 일련의 작업에서의 성능 평가 결과를 리포트 형태로 확인할 수 있습니다.

다양한 사용 환경에서 구현되는 실제 성능을 측정할 수 있다는 점이 단순히 성능 최대치를 측정하는 벤치마크 프로그램과의 가장 큰 차별점입니다.

■ 금년부터 글로벌 모바일 업체에 ‘모바일벤치 2013’ 제공, 내년 일반 소비자용 어플리케이션 공개 예정

또한 컨소시엄은 빠르면 2014년 중으로 소비자가 사용 중인 모바일 기기의 성능을 직접 확인할 수 있는 일반 소비자용 벤치마크 어플리케이션도 제공할 예정입니다.  

행사 기조 연설에서 삼성전자 메모리사업부 상품기획팀장 소병세 전무는 “새로운 모바일벤치 컨소시엄에 많은 모바일 업체가 참여해 소비자에게 더욱 편리한 모바일 환경을 제공할 수 있기를 기대한다”며 “향후 ‘모바일벤치’ 사용이 확대되면 모바일 기기간 성능 차이에 대한 논란이 크게 줄어들 것이며 모바일 업체들의 제품 혁신을 가속화시키는 데에도 크게 기여할 수 있을 것”이라고 말했습니다.

모바일벤치 컨소시엄(MobileBench Consortium)에 관한 내용은 http://mobilebenchconsortium.org/에서 확인하실 수 있습니다.

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