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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작년 말 세상을 떠들썩하게 만든, ‘챗GPT’의 등장. 출시한 지 5일 만에 100만 명, 두 달 만에 1억 명의 가입자를 확보하며 애플리케이션 역사상 가장 빠른 가입률을 기록했다. 이토록 많은 사람이 챗GPT에 열광한 이유는 무엇일까? 질의응답부터 창작까지, 다양한 기능을 제공할 뿐 아니라 인간과 구분하기 힘들 정도의 자연스러운 대화로 강력한 성능을 보여주기 때문이다. 생성형 인공지능(AI)은 2016년 알파고의 등장 이후 또 다른 가능성으로 초거대 AI 시대의 새로운 지평을 열었다.

챗GPT는 파라미터(parameter, 매개 변수)가 1,750억 개에 달하는 수많은 데이터를 기반으로 학습된 언어모델이기에, 원활한 서비스 제공을 위해서는 고성능 반도체가 필수적이다. 이렇게 거대한 데이터의 처리를 위해서 메모리 반도체는 데이터를 빠르게 읽고 쓸 수 있도록 고성능, 고대역폭, 저지연 등 성능을 극대화해야 한다.

이처럼 초거대 AI 시대에는 메모리 기술의 발전과 성능 향상이 중요하다. 삼성전자는 지난 40년간 업계를 선도하며 쌓아온 독보적인 기술 노하우를 바탕으로 AI 반도체 생태계를 확장할 다양한 메모리 제품을 준비해 왔다.

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AI 시대의 필수요소, 고성능 HBM

삼성전자는 2016년 세계 최초로 고성능 컴퓨팅(HPC) 향 HBM 사업화를 시작하며, AI 향 메모리 시장을 본격적으로 개척했다. 2017년 선보인 8단 적층 HBM2는 당시 가장 빠른 속도의 메모리였던 GDDR5 대비 8배 빠른 속도를 구현했다. 이 제품을 통해 AI·HPC 시대에 필수적인 3차원 스택 기술을 선보일 수 있었다.

이후에도 삼성전자는 고객과 밀접히 협업하여 AI·HPC 생태계를 견인하고 있다. HBM2 제품을 거쳐 HBM2E, HBM3를 양산하고 있으며, 9.8Gbps* 속도의 HBM3E 제품을 개발하여 고객사에 샘플 공급을 시작할 예정이다.  HBM4는 2025년을 목표로 개발 중으로 해당 제품에 적용하기 위해 고온 열특성에 최적화된 NCF* 조립 기술과 HCB* 기술도 준비 중이다.

*Gbps(Gigabit per second): 1초당 전송되는 기가비트 단위의 데이터
*NCF(Non-conductive Film, 비전도성접착필름): 적층된 칩 사이에 발생하는 절연과 기계적 충격으로부터 솔더 조인트(Solder joint)를 보호하기 위해 사용하는 폴리머 레이어(Polymer layer)
*HCB(Hybrid Copper Bonding, 하이브리드 본딩): 차세대 본딩 기술로 기존에 솔더(Solder)를 사용한 방식이 아닌 구리(전도체)와 산화막(절연체)을 이용한 접합 방식

또한 올해 초에는 첨단 패키지 기술 강화 및 사업부간 시너지를 극대화하기 위해 AVP(Advanced Package)사업팀을 출범했다. HBM과 함께 2.5차원, 3차원* 첨단 패키지 솔루션을 포함한 첨단 맞춤형 턴키 패키징 서비스도 제공하여 AI·HPC 시대에 최고의 솔루션을 선보일 계획이다.

* 2.5차원 패키지: 단층의 로직 반도체와 다층의 메모리 반도체를 기판 위에 집적한 패키지
* 3차원 패키지: 여러 개의 로직/메모리 반도체를 수직으로 집적한 패키지

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세계 최고 용량, 최고 성능을 제공할 DDR5 D램

AI 서비스를 위한 하이엔드 급 CPU는 100개가 넘는 코어(Core)와 각 코어를 담당할 충분한 메모리가 필요하다. 또한 제한된 패키지에서 더 많은 용량을 탑재하려면 D램 단일 칩 크기를 최소화하는 공정 기술과 폼팩터 내 구성 요소를 적절히 배치하고 스펙에 맞게 동작하도록 만드는 설계 기술도 필수적이다.

지난달 발표한 32Gb(기가비트) DDR5 D램은 40년 전 개발한 64Kb(킬로비트) D램 대비 용량이 50만 배 크다. 더불어, 동일 패키지 사이즈에서 아키텍처 개선을 통해 16Gb D램 대비 2배 용량을 구현하여, 128GB(기가바이트) 모듈을 TSV* 공정 없이 제작할 수 있게 되었다. 이로써 비용 절감과 생산성 개선이 가능해졌으며, 소비 전력도 10% 개선할 수 있게 됐다.

* 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

이번 제품으로 최대 1TB(테라바이트) 모듈 구현이 가능해져 고용량을 필요로 하는 데이터센터뿐 아니라 향후 MRDIMM, CXL 등 차세대 메모리 솔루션에서도 사용될 수 있는 기반이 될 것으로 기대한다.

한편, 업계 최선단 기술을 적용한 DDR5 규격의 12나노급 D램은 전 세대 제품 대비 생산성이 약 20% 향상되었다. 차별화된 기술 노하우를 바탕으로 뛰어난 성능과 전력 효율을 구현했고, 최고 동작 속도 7.2Gbps를 지원한다. 이는 1초에 30GB 용량의 UHD 영화 두 편을 처리할 수 있는 속도로, 향후 삼성전자는 고객 수요에 맞춰 데이터센터·AI·HPC 등 다양한 응용처에 공급할 계획이다.

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메모리의 새로운 패러다임, PIM

폰 노이만 구조에서 기인한 메모리 병목 현상은 챗GPT와 같이 수많은 데이터를 다루는 응용에서 특히 치명적이다. 이러한 한계를 극복하기 위해 삼성전자는 2018년 세계 최초로 메모리 내에서 연산이 가능하고, 높은  에너지 효율을 가진 HBM-PIM(Processing-in-Memory)을 개발했다. 이를 통해 산업계와 학계에서 PIM 플랫폼의 표준화와 에코 시스템 구축을 위한 발판을 마련하였다. HBM-PIM은 D램 내부에 데이터 연산 기능을 탑재해  메모리 대역폭의 병목 현상을 개선하였으며, 음성 인식 등 특정 작업량에서 최대 12배의 성능 향상과 4배의 전력 효율을 달성했다.

이와 관련해 시스템 성능 개선을 목표로 하는 연구도 진행 중이다. 생성형 AI 응용까지의 확장성은 물론, 최근에는 CXL(Compute Express Link) 인터페이스를 사용하는 CXL D램에서 PIM 아키텍처를 구성하는 연구도 함께 진행하고 있다.

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넥스트 폼팩터로 새로운 시장을 열다

그동안 PC와 노트북에 탑재되는 D램은 일반적으로 So-DIMM*이나 LPDDR*이었다. So-DIMM은 탈부착이 가능하지만 전송 속도와 공간 효율화 측면에서 한계가 있고, LPDDR은 소형화, 저전력 등의 장점이 있지만 온보드(On-board) 방식으로 탑재되어 탈부착이 어려웠다. 두 제품이 갖는 한계를 모두 극복할 수 있는 제품이 바로 LPCAMM(Low Power Compression Attached Memory Module)이다.

* So-DIMM(Small Outline Dual In-line Memory Module): PCB 기판 양면에 D램이 장착되어 있는 모듈로 일반적인 DIMM보다 크기가 작아 노트북 등 소형 시스템에 많이 사용됨
* LPDDR(Low Power Double Data Rate): 스마트폰, 태블릿, 노트북 등 모바일 장치 등에 탑재되는 저소비전력 D램

LPCAMM은 LPDDR D램 기반의 모듈 제품으로, 삼성전자는 최근 업계 최초로 LPCAMM을 개발하여 LPDDR의 새로운 폼팩터 시장을 개척했다. LPDDR이 탑재되어 고성능, 저전력 구현이 가능함과 동시에 모듈 형식이라 탈부착이 가능하여 사용자 필요에 따라 교체와 업그레이드가 가능하다. 또한 So-DIMM 대비 탑재 면적은 최대 60% 이상 줄어 제조사들이 내부 공간을 보다 효율적으로 사용할 수 있다. 더불어 성능은 최대 50%, 전력 효율은 최대 70%까지 개선되어 향후 PC, 노트북 등 모바일 장치에만 국한되지 않고 운영 효율과 저전력을 중요시하는 데이터센터 등 다양한 응용처에서 활용될 것으로 기대된다.

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반도체 기술로 미래를 그리다

삼성전자는 지난 40여 년간 끊임없는 변화와 혁신을 통해 기술 초격차를 달성해 왔다. 앞으로도 초격차 DNA를 바탕으로 기술적 한계를 극복해 세상에 없는 다양한 메모리 솔루션 제품을 개발해 나갈 것이다. 특히 D램 시장의 큰 변곡점이 될 10나노 이하 공정을 기반으로 AI 시대에 세상이 원하는 초고성능, 초고용량, 초저전력 메모리 제품을 제공할 계획이다.

지금까지 그래왔듯, 앞으로도 세상이 원하는 반도체를 만들기 위한 기술 혁신의 중심에는 언제나 삼성전자가 있을 것이다.

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삼성전자 반도체는 과감한 투자와 지속적 기술 혁신을 기반으로 40년간 미세공정의 한계를 돌파해 왔다. 1983년 64Kb(킬로비트) D램 개발 이후, 삼성전자 반도체는 64Mb(메가비트) D램부터 최근 32Gb(기가비트) DDR5까지 업계 최초로 개발하며 또 한 번 혁신의 역사를 기록했다.

생성형 AI의 부상으로 데이터 처리량이 폭증하는 상황에서 이러한 성과는 삼성전자 메모리 반도체가 다음 세대를 향해 빠르고 안정적으로 도약할 수 있는 계기가 되었다. 현존 최대 용량 32Gb DDR5 D램이 탄생하기까지, 삼성전자 반도체가 지나온 여정을 살펴보면 그 이유를 확인할 수 있다.

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DDR SDRAM에서 DDR5까지, 속도는 UP! 소비전력은 DOWN!

DDR(Double Data Rate)은 현재 쓰이는 D램의 표준 기술 규격, 즉 D램 제품의 세대를 의미한다. D램은 연산 작업을 하는 중앙처리장치(CPU)와 주기적인 전기 신호(클럭)에 맞춰 데이터를 주고받으며, 데이터를 빠르게 저장하고 불러오는 역할을 수행한다. 이때 DDR D램은 기존 SDR(Single Data Rate) D램과 달리 클럭 한 번에 데이터를 두 번 전송한다. DDR3, DDR4, DDR5 등 세대를 거듭한 제품이 등장할수록 동작 속도는 더욱 빨라지고, 속도가 빨라질수록 동작 전압은 낮아져 더 낮은 전력으로 서버를 구동할 수 있게 된다.

특히 DDR5의 경우, 이전에 출시된 DDR4보다 최고 동작 속도가 2배 이상인 7,200Mbps*에 달해 데이터 처리량이 급증하고 있는 IT 분야에 최적의 솔루션으로 자리매김했다.

* Mbps(Megabit per second): 1초당 전송되는 메가 비트 단위의 데이터

초연결 시대를 주도하기 위해서는 동작 속도뿐만 아니라 많은 데이터를 담을 수 있는 용량도 중요한 요소다. 삼성전자 반도체가 가장 최근에 선보인 DDR5의 모듈 최대 용량은 무려 512GB(기가바이트). DDR4에 비해선 2배, DDR SDRAM에 비해서는 무려 256배에 달하는 용량이다.

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고용량은 물론, 환경에 미치는 영향까지 줄인 DDR5의 핵심 기술은?

이러한 성능을 지닌 DDR5가 탄생할 수 있었던 배경에는 두 가지 기술이 있다. 하나는 데이터센터를 비롯해 고성능 컴퓨팅 환경에서 데이터 처리 용량을 늘리면서도, 서버에서 메모리가 차지하는 전력 소모를 감소시킴으로서 환경에 미치는 영향도 줄일 수 있는 ‘HKMG(High-K Metal Gate)’* 공정이다.

* HKMG(High-K Metal Gate): 반도체 제조 과정에서 고저유전체 (High-K) 절연 물질과 금속 게이트를 활용하여 더 미세하고 효율적인 전자 회로를 만들고, 전력 소비를 줄이는 데에 도움을 주는 기술

메모리는 전하를 저장하는 셀로 이루어져 있는데, 각 셀 간 전하가 누출되지 않도록 절연되어야 한다. 그렇지 않으면 데이터 오염이 발생할 수 있고, 결과적으로 이 데이터가 필요한 프로그램이 작동되지 않을 수도 있다. 메모리 제조업체는 이에 대한 한계를 마주한 상태였는데, 삼성전자 반도체가 이러한 상황을 극복하기 위해 업계 최초로 HKMG(High-K Metal Gate) 공정을 적용한 DDR5를 개발한 것이다.

HKMG 공정은 전자기기에서 데이터 처리는 물론, 계산 및 논리 작업을 수행하는 데 활용되는 로직 칩에 주로 쓰이는 공정이다. 기존에는 D램 절연막에 ‘폴리실리콘옥시나이트라이드(pSiON)’이라는 물질을 사용해 왔으나, DDR5의 경우 유전율이 높은 High-K 물질을 절연막에 적용해 두께는 줄이면서 누설전류를 줄여 신뢰성을 높인 것이 특징이다. 게이트 역시 새로운 절연막에 적합한 메탈 게이트로 바꿨다.

HKMG 공정이 DDR5에 적용되면서 밀집된 셀 사이의 절연 상태를 개선할 수 있었고, 이를 통해 DDR4에 비해 2배 이상의 빠른 데이터 처리 속도를 지닐 수 있게 됐다. 또한, 에너지 사용량도 13% 줄임으로써, 고성능, 저전력이 필요한 응용처에 최적의 솔루션으로 자리매김하는 결과를 얻었다.

다른 하나는 고성능 컴퓨팅 환경에서 직접 회로의 밀도와 성능을 향상시키는 ‘TSV(Through-Silicon Via)’ 공정이다. TSV는 실리콘 칩 안에 수직으로 구멍을 뚫어 다른 칩과 연결하는 실리콘 관통 전극 기술이다. 칩 내부 연결을 단축해 저전력으로 고속 데이터 전송을 가능하게 하고, 작은 패키지에 높은 밀도의 칩 설계 역시 가능하게 하여 결과적으로 장치의 크기를 줄이는 데에도 도움을 주는 것이 강점이다.

AI 및 고성능 컴퓨팅 환경에서는 여러 작업을 동시에 처리하며 작업의 효율성을 높이는 하이코어 CPU가 필요한데, 해당 기술은 대량의 메모리와 대역폭이 필요하므로 개당 용량이 높은 D램 모듈을 사용하는 것이 효과적이다. 현재 용량이 큰 D램에 대한 수요가 점진적으로 증가하고 있는 이유다. 결과적으로 삼성전자 반도체는 DDR5에 TSV 공정을 적용함으로써 최대 512GB의 용량을 확보할 수 있었다.

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초거대 AI 시대, 차세대 D램 시장을 견인하다

최근 삼성전자 반도체는 TSV 공정 적용 없이 128GB 모듈을 제작할 수 있는 12나노급 고용량 32Gb DDR5 D램도 업계 최초로 개발했다. 이를 통해 16Gb D램을 탑재한 모듈보다 용량을 높이면서 제조 비용은 개선하고, 소비 전력은 약 10% 개선할 수 있게 되었다.

초거대 AI 기술이 탄생할수록 처리해야 할 데이터의 양 역시 기하급수적으로 늘어날 것이며, 메모리 용량에 대한 요구도 증가할 것이다. 이에 따라, 고성능 컴퓨팅이 대용량 데이터를 고속으로 처리하기 위한 필수 요소가 되었다.

DDR5는 고성능 컴퓨터뿐 아니라 클라우드, AI, 빅데이터, 자율주행과 같은 대용량 데이터 처리 응용 분야에서 빠른 성능과 효율을 제공한다. 특히, 전력 효율을 중요시하는 IT 기업에게 매우 유용한 솔루션이 될 것이며, 미래형 첨단 산업에서 중요한 역할을 할 것으로 많은 기대를 모으고 있다.

삼성전자 반도체가 12나노급 32Gb DDR5 D램과 같은 선도적인 기술을 선보인 데에는, 지난 40년간 업계를 선도해 오며 축적한 원천 기술과 긴밀한 협력 관계가 주요하게 작용했다. 삼성전자 반도체는 향후에도 고용량 D램 라인업을 꾸준히 확대해 가며, 다양한 응용처에 공급도 확대해 차세대 D램 시장을 견인해 나갈 계획이다.

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삼성전자가 업계 최초 12나노급 32Gb(기가 비트) DDR5 D램을 개발했다. 32Gb는 D램 단일 칩 기준으로 역대 최대 용량이다.

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

삼성전자는 2023년 5월 12나노급 16Gb DDR5 D램을 양산한 데 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 용량을 구현하여, 128GB(기가 바이트) 모듈을 TSV 공정 없이 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. 또한 AI시대를 주도할 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.

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달수, 먼 바다를 구하는 영웅이 되다?!

평화로운 어느 날, 심각한 표정을 한 공듀가 달수를 찾아왔습니다. 공듀는 바다에 사는 친구들의 마을이 점점 더워지고 있다는 소식에 걱정이 많은데요. 이를 듣고 있던 추선생은 데이터센터에서 묘책을 찾을 수 있다고 말합니다. 공듀의 고민 해결을 위해 나선 달수는 데이터센터에 사용되는 ‘저전력 반도체’에서 해결의 실마리를 얻었습니다. 과연, 공듀의 친구들은 시원한 계절을 되찾을 수 있을까요? 영상을 통해 확인해보세요!

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삼성전자가 업계 최선단 12나노급 공정으로 16Gb(기가 비트) DDR5 D램 양산을 시작하고, D램 미세 공정 경쟁에서 기술경쟁력을 확고히 했습니다.

※ 12나노급 공정은 5세대 10나노급 공정을 의미함

삼성전자 12나노급 D램은 최선단 기술을 적용, 전(前) 세대 제품 대비 생산성이 약 20% 향상됐습니다.

또한, 이전 세대 제품보다 소비 전력이 약 23% 개선됐습니다. 소비 전력 개선으로 데이터센터 등을 운영하는 데 있어, 전력 운영 효율을 높일 수 있습니다. 탄소 배출과 에너지 사용을 줄이는데 적극 동참하고 있는 글로벌 IT 기업들에게 최상의 솔루션이 될 것으로 기대됩니다.

삼성전자는 유전율(K)이 높은 신소재 적용으로 전하를 저장하는 커패시터(Capacitor)의 용량을 늘렸습니다. D램의 커패시터 용량이 늘어나면 데이터 신호의 전위차가 커져 구분이 쉬워집니다.

동작 전류 감소 기술과 데이터를 더 확실하게 구분할 수 있는 노이즈 저감 기술 등도 적용해 업계 최선단 공정을 완성했습니다.

※ D램은 커패시터에 저장된 전하로 1,0을 구분. 커패시터 용량이 커지면 데이터 구분이 명확해지고 데이터가 확실하게 구분되어 오류가 발생하지 않음.

DDR5 규격의 12나노급 D램은 최고 동작 속도 7.2Gbps를 지원합니다. 이는 1초에 30GB 용량의 UHD 영화 2편을 처리할 수 있는 속도입니다. 삼성전자는 고객 수요에 맞춰 12나노급 D램 라인업을 지속적으로 확대해 데이터센터ㆍ인공지능ㆍ차세대 컴퓨팅 등 다양한 응용처에 공급할 계획입니다.

※ Gbps(Gigabit per second): 1초당 전송되는 기가 비트 단위의 데이터

삼성전자 메모리사업부 DRAM개발실장 이주영 부사장은 “업계 최선단 12나노급 D램은 차별화된 공정 기술력을 기반으로 뛰어난 성능과 높은 전력 효율을 구현했다”며, “삼성전자는 대용량 처리가 요구되는 컴퓨팅 시장 수요에 맞춰 고성능, 고용량을 확보할 뿐만 아니라 높은 생산성으로 제품을 적기에 상용화하여 D램 시장을 지속 선도해 나갈 것”이라고 밝혔습니다.

삼성전자는 12나노급 D램에 대해 지난해 12월 AMD 플랫폼 기반 호환성 검증을 마치고 글로벌 IT기업들과의 협력을 통해 차세대 D램 시장을 견인하고 있습니다.

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미래를 이끌 글로벌 기술 트렌드를 엿볼 수 있는 ‘CES 2023’이 1월 5일(현지시각 기준) 미국 라스베이거스에서 개최되었습니다. CES(The International Consumer Electronics Show)는 미국소비자기술협회가 1967년부터 매년 진행하고 있는 세계 최대의 가전·IT 박람회로, 수많은 기업들이 참가해 최신 제품과 혁신 기술을 선보이는 자리입니다.

이번 CES 2023에서 삼성전자 반도체는 앙코르 앳 윈 호텔(Encore At Wynn Hotel, 이하 앙코르) 내 ‘Samsung Semiconductor Showcase’라는 별도의 전시 공간을 마련해 초청한 고객들을 대상으로 혁신적인 기술력을 집약한 반도체 제품들을 선보였습니다. 기술이 발달하고, 일상이 편리해질수록 그 기술력을 뒷받침해주는 반도체의 역할은 점점 더 중요해지고 있습니다. 특히 메모리 반도체는 스마트폰, TV, 컴퓨터, 스마트워치 등 우리의 일상 곳곳에 녹아 들어 있는데요. 우리의 일상을 한층 편리하게 해주는 첨단 메모리 제품들을 Samsung Semiconductor Showcase 현장에서 만나보았습니다.

미래를 선도할 메모리 제품들이 한자리에

삼성전자 반도체는 그동안 독보적인 기술력으로 세계 메모리 반도체 시장을 이끌어왔는데요. 앙코르 호텔 내부에 꾸려진 전시 공간에는 업계를 리딩할 차세대 PC, 서버, 모바일용 메모리 제품들로 가득했습니다. 전시 공간은 오전 8시부터 입장이 시작되었는데요. 비교적 이른 시간임에도 많은 고객들의 발걸음이 쉴 새 없이 이어졌습니다. 이번 전시에서 삼성전자 반도체는 고성능은 물론 높은 에너지 효율에 중점을 둔 탁월한 메모리 제품 라인업을 선보였는데요. 과연 어떤 제품들이 비즈니스 파트너들의 눈길을 사로잡았을까요?

성능의 한계는 어디까지? DDR5 모듈 & 모바일용 UFS 4.0 메모리

고속, 대용량의 데이터 처리가 필요한 고성능 컴퓨팅, AI 등에 사용되는 최신 D램인 DDR5. 이번 Samsung Semiconductor Showcase에서는 14나노 공정 기반의 24Gb DDR5 칩으로 만든 모듈인 PC용 ‘UDIMM’과 서버용 ‘RDIMM’을 만나볼 수 있습니다. PC용 DDR5 UDIMM은 현존하는 PC용 DDR5 모듈 중 최고 용량인 48GB를 자랑하는 제품으로 높은 성능을 갖추고 있어, 빠른 데이터 처리, 3D 모델링이나 고해상도의 게이밍을 즐기기 원하는 PC 사용자들에게 적합한 D램 모듈입니다. 또한 워크스테이션이나 entry level의 서버에도 사용할 수 있습니다.

업계 최초의 512GB 용량 서버용 모듈인 DDR5 RDIMM은 이전 모듈 대비 성능과 용량은 2배로 늘어나고 전력 효율은 30% 향상된 제품인데요. 성능은 물론, 전력 효율의 향상을 통해 서버와 데이터센터의 에너지 소비를 줄임으로써, 환경을 위한 지속 가능한 발전에도 기여할 것으로 많은 기대감을 모으고 있습니다.

모바일용 차세대 규격인 UFS 4.0에 맞춰 플래시 메모리를 더욱 콤팩트한 패키지로 구현한 고성능 임베디드 칩인 삼성전자 ‘UFS 4.0’. 연속 읽기 4200MB/s, 연속 쓰기 2800MB/s를 제공하며, 데이터 전송 대역폭(bandwidth)이 기존 UFS 3.1 규격의 2배인 23.3Gbps에 달해, 더욱 빠르게 데이터를 저장하고 읽을 수 있는 것이 특징인 제품입니다. 최신 스마트폰을 비롯한 모바일 기기에 탑재될 예정이며, 앞으로는 차량용 반도체와 메타버스 기기 등에도 광범위하게 확산될 것으로 기대됩니다.

빠른 데이터 처리 성능을 자랑하는 최신 SSD 제품들

메모리 반도체 전시에 SSD가 빠질 수 없죠? 지난 해 ‘삼성 테크 데이 2022’에서 공개됐던 삼성전자 반도체의 최신 고성능 SSD 제품들을 이번 현장에서도 엿볼 수 있었습니다.

메타버스나 인공지능 등 데이터 처리량이 많은 분야에 사용되는 서버용 ‘PM1743’ 제품이 그중 하나였는데요. 기존 PCIe 4.0 대비 대역폭이 2배로 커진 최신 PCIe 5.0 규격을 기반으로 최대 15.36TB의 큰 저장 용량과 14000MB/s의 빠른 연속 읽기 속도를 자랑합니다. 이전 세대에 비해 약 40% 향상된 전력 효율을 바탕으로 서버와 데이터센터에서 운영 효율을 크게 높일 수 있어 탄소 배출과 에너지 사용을 줄이는데 큰 기여를 하는 제품이기도 합니다.

폭증하는 데이터 처리를 위한 최첨단 메모리 솔루션

초거대 AI 모델을 지원하기 위한 최첨단 솔루션, PIM(Processing-in-Memory)과 PNM(Processing-near-Memory) 기술도 이번 CES에서 만날 수 있었습니다. PIM(Processing-in-Memory)은 프로세서가 수행하는 데이터 연산 기능을 메모리 내부에 구현한 기술로, PIM 기술을 활용한 ‘HBM-PIM’ 솔루션을 활용한다면, 기존의 PIM 기술을 적용하지 않은 GPU 가속기와 비교해, 평균적으로 약 2배 증가한 성능과 약 50%의 에너지 소모를 아낄 수 있을 걸로 기대됩니다.

PNM(Processing-near-Memory) 역시 PIM처럼 메모리를 데이터 연산 기능에 활용해 CPU와 메모리 간 데이터 이동을 줄여주는 기술인데요. 삼성전자 반도체가 최근 개발한 ‘CXL-PNM’ 기술은 메모리의 효율적인 사용과 용량 확장을 용이하게 해주는 CXL 인터페이스를 활용합니다. 높은 메모리 대역폭을 요구하는 추천 시스템이나 인-메모리 데이터베이스 등의 응용에서 약 2배 이상의 성능 향상을 기대할 수 있습니다.

한편, CXL 인터페이스를 활용한 ‘512GB Memory Expander’ 제품도 많은 관심을 모았는데요. 이 솔루션을 활용하면, 서버 시스템에서 별도의 CPU를 추가하지 않고도 메모리 용량을 테라바이트(TB) 레벨까지 손쉽게 늘릴 수 있고 대역폭도 획기적으로 증가시킬 수 있어, 데이터 처리량이 날로 폭증하고 있는 가운데 고객들에게 이상적인 해결방안을 제시하는 제품입니다.

제품을 담당하고 있는 메모리사업부 신사업기획팀 김준 님은 “Memory Expander는 최근의 트렌드인 AI나 빅데이터와 같은 응용처에서 폭증하는 데이터 처리 수요를 충족할 수 있는 제품이다”는 설명과 함께 “전세계 최초로 512GB의 용량을 제공하고 있으면서도 하드웨어와 소프트웨어 솔루션까지 제공하는 통합 솔루션 프로바이더로서 차세대 메모리 생태계를 구축하고 있다”며 제품에 대한 자부심을 드러냈습니다.

미래 기술과 지속 가능한 환경을 위한 노력

한편, 이번 CES에는 처음으로 Sustainability zone도 마련되어 방문한 고객들에게 삼성전자 반도체의 친환경 비전도 선보였습니다. 이 공간에서는 “기술을 지속가능하게 하는 기술”이라는 친환경 비전에 따라 삼성전자 반도체의 4대 환경 목표를 소개하고, 이를 실현하기 위한 주요 기술인 업계 유일의 온실가스 통합 처리 시설 ‘RCS (Regenerative Catalytic System)’도 소개하였습니다. RCS는 처리 효율이 95%로 내구성이 뛰어난 촉매를 활용하여 온실가스 처리율을 더욱 높인 삼성전자 반도체만의 독자적인 기술로서, 이러한 혁신적인 기술을 바탕으로 삼성전자 반도체가 꿈꾸는 지속가능한 미래를 CES를 방문한 고객들과 공유했습니다.

또한 원료 추출부터 제품 개발, 생산 및 폐기에 이르는 전 과정에서 자연에 미치는 영향을 최소화하고자 진행하고 있는 ’LCA (Life Cycle Assessment’ 프로세스를 소개했으며, 이러한 노력을 인정받아 업계 최초로 받은 탄소 발자국 인증과 “탄소 저감 인증 등의 성과도 함께 전시했습니다.

미래 메모리 반도체 기술의 혁신 방향을 제시하고, 반도체 업계의 지속가능한 발전 청사진까지도 제시한 ‘Samsung Semiconductor Showcase’ 현장! 내일은 시스템 반도체 전시 제품 소식을 들고 다시 찾아올 테니 지켜봐 주세요!

영상으로 만나보는 ‘Samsung Semiconductor Showcase 속 주요 전시 제품’

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삼성전자가 업계 최선단 12나노급 공정으로 16Gb(기가비트) DDR5 D램을 개발하고, 최근 AMD와 함께 호환성 검증을 마쳤습니다.

※12나노급 공정은 5세대 10나노급 공정을 의미함

삼성전자는 유전율(K)이 높은 신소재 적용으로 전하를 저장하는 커패시터(Capacitor)의 용량을 높이고, 회로 특성 개선을 위한 혁신적인 설계 등을 통해 업계 최선단의 공정을 완성했습니다.

또한, 멀티레이어 EUV(극자외선, Extreme Ultra-Violet) 기술을 활용해 업계 최고 수준의 집적도로 개발됐습니다. 12나노급 D램은 이전 세대 제품 대비 생산성이 약 20% 향상됐습니다.

DDR5 규격의 이번 제품은 최대 동작속도 7.2Gbps를 지원합니다. 이는 1초에 30GB 용량의 UHD 영화 2편을 처리할 수 있는 속도입니다.

이 제품은 이전 세대 제품보다 소비 전력이 약 23% 개선돼, 기후 위기 극복에 동참하고 있는 글로벌 IT 기업들에게 최상의 솔루션이 될 것으로 기대됩니다.

삼성전자는 성능과 전력 효율 개선을 통해 12나노급 D램 라인업을 확대해 나갈 계획이며, 데이터센터ㆍ인공지능ㆍ차세대 컴퓨팅 등 다양한 응용처에 공급할 예정입니다.

삼성전자는 2023년부터 업계 최선단, 최고 성능의 12나노급 D램을 양산하는 한편, 글로벌 IT기업들과 협력하며 차세대 D램 시장을 견인해 나갈 계획입니다.

삼성전자 메모리사업부 DRAM개발실장 이주영 부사장은 “업계 최선단 12나노급 D램은 본격적인 DDR5 시장 확대의 기폭제가 될 것”이라며, “차별화된 공정 기술력을 통해 개발된 이번 제품은 뛰어난 성능과 높은 전력 효율로 데이터센터ㆍ인공지능ㆍ차세대 컴퓨팅 등에서 고객의 지속 가능한 경영 환경을 제공하는데 기여할 것”이라고 말했습니다.

AMD 조 매크리(Joe Macri) 최고기술책임자(Corporate Fellow and Client and Compute and Graphics CTO)는 “기술의 한계를 뛰어 넘는 혁신을 위해서는 업계 파트너간 긴밀한 협력이 필요하다”며 “AMD의 젠(Zen) 플랫폼에서 DDR5를 검증하고 최적화하는데 삼성과 협력해 기쁘다”고 말했습니다.

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어느덧 눈앞으로 다가온 DDR5 시대. 5G, 인공지능에 이어 증강현실과 메타버스까지 고속 대용량 데이터 처리가 관건인 서버 환경에서 고성능 컴퓨팅은 필수 요소가 됐습니다. 여기에 글로벌 빅테크 기업들의 데이터 센터 서버 확대 추세까지 더해져, DDR5는 미래형 첨단 산업의 키를 쥔 ‘게임 체인저’로 급부상하고 있습니다.

데이터 처리 환경의 혁신을 이끄는 발전된 성능과 용량

전 세계 D램 시장을 바꿔 놓은 삼성전자는 DDR5를 선도적으로 개발해 IT 산업 베이스의 세대교체를 주도하고 있습니다. DDR5 D램은 2013년도에 출시한 DDR4를 잇는 D램 반도체 규격으로, DDR4보다 약 2배 빠른 4800Mbps 이상의 데이터 처리 속도와 약 4배 커진 최대 512GB의 용량*을 자랑합니다. 이러한 차세대 고성능 메모리는 클라우드와 인공지능, 빅데이터, 자율주행 등으로 급증하는 방대한 양의 데이터 정보를 빠르게 처리할 수 있습니다. 그뿐만 아니라, 올해 초 DDR5를 지원하는 CPU가 시장에 출시되어 게이밍 PC부터 메인 PC 시장까지 컴퓨팅 환경에도 큰 변화를 이끌어낼 것으로 보입니다.

* 서버용 모듈 기준

최적의 전력 효율로 지속 가능한 발전에도 기여

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 강점도 있습니다. DDR5의 주 응용처인 데이터 센터는 서버의 구동과 냉각에 많은 전력을 소모하는 만큼, 고성능 대비 저전력 메모리는 필수적입니다. 올해 3분기 이후부터 서버 향 D램이 DDR5로 본격 교체될 것으로 예상되면서, DDR5는 데이터 센터 업체의 운영 비용 효율화를 넘어 환경을 위한 지속 가능한 발전에도 기여할 것으로 기대를 모으고 있습니다.

속도, 용량, 친환경성에 이르기까지. D램의 성능 제한을 뛰어넘어 데이터 중심의 혁신을 주도하게 될 핵심 제품. DDR5가 열어 갈 새로운 차원의 세상을 영상으로 만날 수 있습니다.

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복잡한 반도체의 개념을 속 시원히 알려주는 삼성전자 <반도체 백과사전> 시리즈! 지난번 메모리 반도체를 소개한데 이어, 이번에는 대표적인 메모리 제품인 D램(DRAM)을 완벽 정리했습니다. D램의 처리 속도가 빠른 이유부터 DDR D램 세대 구분, 저전력 D램 LPDDR 등 다양한 종류까지! D램에 대한 모든 것을 공개합니다.

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전 세계 전력 사용량의 1%가 오롯이 사용될 정도로 전력 소모량이 많은 ‘데이터 센터’. 저전력 반도체 사용은 이제 선택이 아닌 필수가 되었습니다. 과연 저전력 반도체가 지구에 미치는 영향은 어느 정도일까요? 최신 DDR5의 놀라운 나비효과를 <내일도 애쓰지(ESG)> 열세 번째 주인공 남홍주 님과 함께 알아보겠습니다.

‘속도는 빠르게, 용량은 크게, 전력은 낮게’ DDR5의 3COMBO!

홍주 님은 서버용 D램이 출하되기 전 최종 평가하는 업무를 담당하고 있는데요. 개발 초기 단계의 D램과 플랫폼을 함께 분석하며 동작에 오류가 있는지 밝혀내는 작업이 가장 짜릿하다고 합니다. 그런데, 이 업무와 저전력 반도체는 어떤 관련이 있는 걸까요?

데이터 센터의 서버에는 메모리 저장장치인 SSD가 들어갑니다. 여기에 사용되는 D램 캐시에 DDR(Double Data Rate)이 장착되어 있는데요. DDR 중 가장 최신 기술이 바로 삼성전자의 DDR5입니다. 전 세계 서버용 D램을 삼성전자의 최신 DDR5로 교체할 경우, 엄청난 변화가 나타납니다. 동작 전압은 1.2V에서 1.1V로 낮아지고, 동작 속도는 3200Mbps에서 6400Mbps로 빨라지는 효과를 볼 수 있죠. 고작 ‘0.1V’라고 생각하시는 분들도 있을 텐데요. 시.선.집.중!

데이터 센터는 수많은 서버들로 구성되어 있습니다. 하나의 서버에는 32개의 모듈이 들어가고, 각 모듈에는 40개의 D램 칩이 들어가는데요. DDR5 하나만 봤을 때에는 ‘0.1V’라는 작은 수치이지만 수많은 ‘0.1V’가 모여 엄청난 전력 감소를 가져올 수 있습니다. 실제로 전 세계 서버용 D램을 DDR4대신 DDR5로 교체할 경우, 1년에 약 1Twh의 전력량을 줄일 수 있습니다. 작년 한 해 서울 강북구에서 사용한 전력 소비량보다도 훨씬 많죠.

이런 큰 변화를 이뤄 내기 위해서는 철두철미한 평가가 필수인데요. 전 세계 어느 지역에서든 문제없이 동작을 수행할 수 있도록 초저온/초고온 등 극한 환경에서의 테스트도 진행됩니다. 하루 24시간이 모자란 홍주 님! 그녀에게 24시간 든든하게 의지할 수 있는 특별한 동료가 있다고 합니다. 그 정체가 궁금하다면 영상에서 확인해 보세요!

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삼성전자가 EUV(극자외선, Extreme Ultra-Violet) 공정을 적용한 업계 최선단 14나노 D램 양산에 들어갔습니다.

EUV 멀티레이어 공정 도입… 업계 최소 선폭 14나노 D램 양산

삼성전자는 2020년 3월 업계 최초로 EUV 공정을 적용한 D램 모듈을 고객사들에게 공급한 바 있으며, 업계에서 유일하게 EUV 멀티레이어 공정을 적용해 최선단 14나노 D램을 구현하는 등 차별화된 공정 기술력을 선보이고 있습니다.

삼성전자는 반도체 회로를 보다 세밀하게 구현할 수 있는 EUV 노광 기술을 적용해 D램의 성능과 수율을 향상시켜, 14나노 이하 D램 미세 공정 경쟁에서 확고한 우위를 확보해 나갈 계획입니다.

5개의 레이어에 EUV 공정이 적용된 삼성전자 14나노 D램은 업계 최고의 웨이퍼 집적도로 이전 세대 대비 생산성이 약 20% 향상됐습니다.

또한, 삼성전자 14나노 D램 제품의 소비전력은 이전 공정 대비 약 20% 개선됐습니다.

최신 공정으로 DDR5 적용, 차세대 DDR5 대중화 선도

삼성전자는 이번 신규 공정을 최신 DDR5(Double Data Rate 5) D램에 가장 먼저 적용합니다.

DDR5는 최고 7.2Gbps의 속도로 DDR4 대비 속도가 2배 이상 빠른 차세대 D램 규격으로 최근 인공지능, 머신러닝 등 데이터를 이용하는 방식이 고도화 되면서 데이터센터, 슈퍼컴퓨터, 기업용 서버 시장 등에서 고성능 DDR5에 대한 수요가 지속 커지고 있습니다.

삼성전자는 업계 최선단의 14나노 공정과 높은 성숙도의 EUV 공정기술력을 기반으로 차별화된 성능과 안정된 수율을 구현해, DDR5 D램 대중화를 선도한다는 전략입니다.

또한 삼성전자는 고용량 데이터 시장 수요에 적극 대응하기 위해 이번 공정으로 단일 칩 최대 용량인 24Gb D램까지 양산할 계획입니다.

5G·AI·메타버스 등 빅데이터 시대 최고의 메모리 솔루션 될 것

삼성전자 메모리사업부 D램개발실장 이주영 전무는 “삼성전자는 지난 30년간 끊임없는 기술 혁신을 통해, 반도체 미세 공정의 한계를 극복해 왔으며, 이번에도 가장 먼저 멀티레이어에 EUV 공정을 적용해 업계 최선단의 14나노 공정을 구현했다”며, “고용량, 고성능 뿐만 아니라 높은 생산성으로 5GㆍAIㆍ메타버스 등 빅데이터 시대에 필요한 최고의 메모리 솔루션을 공급해 나가겠다”고 밝혔습니다.

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삼성전자가 최신 DDR5 D램 모듈의 성능을 극대화하고 전력 사용을 최소화하는 전력관리반도체(PMIC, Power Management IC) 3종을 공개하며, 시스템반도체 라인업을 본격 확대합니다.

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

차세대 기기 성능향상·전력절감에 핵심, 전력관리반도체 3종

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

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

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 했습니다.

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 높아졌습니다.

전력 소비·발열 낮추는 자체 기술 적용… 동작 효율 최고 91%까지

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 향상시켰습니다.

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

메모리용 전력관리반도체 라인업 지속 확대·기술 리더십 강화

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 말했습니다.

[인포그래픽]

[참고 내용]

□ 전력관리반도체(PMIC)

– 전자기기의 각 부분에 필요한 전력을 정확하고 효율적으로 공급하도록 관리해주는 역할을 하는 반도체로, 사람의 심장과 같은 역할을 함

□ 제품 상세내용

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삼성전자가 업계 최초로 ‘하이케이 메탈 게이트 (High-K Metal Gate, 이하 HKMG)’ 공정을 적용한 업계 최대 용량의 512GB DDR5 메모리 모듈을 개발했습니다.

저전압에서 고성능 구현이 가능한 고유전율 물질을 DDR5 최초 적용

DDR5는 차세대 D램 규격으로 기존의 DDR4 대비 2배 이상의 성능이며, 향후 데이터 전송속도가 7200Mbps로도 확장될 전망입니다. 이는 1초에 30GB 용량의 UHD 영화 2편 정도를 처리할 수 있는 속도입니다.

삼성전자가 이번에 개발한 고용량 DDR5 모듈은 업계 최고 수준의 고용량ㆍ고성능ㆍ저전력을 구현해, 차세대 컴퓨팅, 대용량 데이터센터, 인공지능 등 첨단산업 발전의 핵심 솔루션 역할을 할 것으로 기대됩니다.

이번에 개발된 DDR5 메모리는 메모리 반도체 공정의 미세화에 따른 누설 전류를 막기 위해 유전율 상수(K)가 높은 물질을 공정에 적용해 고성능과 저전력을 동시에 구현한 것이 특징입니다.

HKMG가 적용된 삼성전자 DDR5 메모리 모듈은 기존 공정 대비 전력 소모가 약 13% 감소해, 데이터센터와 같이 전력효율이 중요한 응용처에서 최적의 솔루션이 될 것으로 기대됩니다.

8단 TSV 기술 적용, 고용량 512GB DDR5 제품 개발

또한 이번 제품에는 범용 D램 제품으로는 처음으로 8단 TSV(Through Silicon Via, 실리콘 관통 전극) 기술이 적용됐습니다.

삼성전자는 고용량 메모리 시장의 확대와 데이터 기반 응용처의 확산에 따라 16Gb(기가비트) 기반으로 8단 TSV 기술을 적용해 DDR5 512GB 모듈을 개발했습니다.

삼성전자는 2014년 세계최초로 범용 D램인 DDR4 메모리에 4단 TSV 공정을 적용해 64GB에서 256GB까지 고용량 모듈 제품을 서버 시장에 선보인 바 있습니다.

삼성전자 메모리사업부 상품기획팀 손영수 상무는 “삼성전자는 메모리 반도체와 시스템 반도체 기술 경쟁력을 바탕으로 업계 최초로 HKMG 공정을 메모리 반도체에 적용했다”며, “이러한 공정 혁신을 통해 개발된 DDR5 메모리는 뛰어난 성능과 높은 에너지 효율로 자율주행, 스마트시티, 의료산업 등으로 활용 분야가 확대될 고성능 컴퓨터의 발전을 더욱 가속화시킬 것으로 기대된다”고 밝혔습니다.

인텔 메모리 & IO 테크놀로지 총괄 VP 캐롤린 듀란(Carolyn Duran)은 “처리해야할 데이터 양이 기하급수적으로 늘어나는 클라우드 데이터센터, 네트워크, 엣지 컴퓨팅 등에서 차세대 DDR5 메모리의 중요성이 대두되고 있다”며, “인텔은 인텔 제온 스케일러블 (Intel® Xeon® Scalable) 프로세서인 사파이어 래피즈(Sapphire Rapids)와 호환되는 DDR5 메모리를 선보이기 위해 삼성전자와 긴밀하게 협력하고 있다”고 밝혔습니다.

삼성전자는 HKMG 공정과 8단 TSV 기술이 적용된 고용량 DDR5 메모리를 차세대 컴퓨팅 시장의 고객 수요에 따라 적기에 상용화할 계획입니다.

[인포그래픽]

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