1초에 UHD 영화 2편…삼성 DDR5 개발 성공, 高성능·低전력 구현

[헤럴드경제=김성미 기자] 삼성전자가 1초에 UHD 영화 2편을 내려 받을 수 있는 업계 최대 용량의 DDR5 메모리 모듈을 개발했다. 업계 최초로 ‘하이케이 메탈 게이트(HKMG·High-K Metal Gate)’ 공정을 적용, 고성능과 저전력을 동시에 구현한 것이 특징이다.

▶HKMG, 메모리에 시스템반도체 공정 입혔다=삼성전자는 512기가비트(GB)에 7200Mbps(1초에 100만 비트를 전송할 수 있는 속도) 성능을 갖춘 DDR5 메모리 모듈을 개발했다고 25일 밝혔다. 차세대 D램 규격인 DDR5는 기존의 DDR4대비 2배 이상의 성능을 자랑한다.

특히 삼성전자는 업계 최초로 HKMG를 적용, 업계 최고 수준의 제품을 선보이면서 세계 D램 시장점유율 43%라는 독주체제를 더 공고히 할 것이란 평가다.

HKMG란 하이케이 물질을 절연막에 적용해 절연효과를 극대화한데 이어 이에 적합한 메탈 게이트로 공정을 변경한 것을 뜻한다. 두께와 함께 누설전류를 줄이면서 신뢰성을 향상시켰다. 이를 통해 저전압인 1.1V에서도 고성능이 구현되는 것이다.

HKMG는 주로 시스템반도체 공정에서 많이 사용된다. 삼성전자는 메모리반도체뿐만 아니라 시스템반도체 공정 능력도 갖추고 있어 선제적 적용이 가능했던 것으로 분석된다.

삼성전자는 “기존 공정대비 전력 소모를 13%나 감소시키고 향후 절연막 두께를 축소할 수 있는 토대를 마련했다”며 “차세대 컴퓨팅, 대용량 데이터센터, 인공지능(AI) 등 첨단산업 발전의 핵심 솔루션 역할을 할 것”이라고 강조했다.

또한 이번 제품에는 범용 D램 제품으로는 처음으로 8단 TSV(Through Silicon Via·실리콘 관통 전극) 기술이 적용됐다. 즉 8단 적층 기술을 통해 한정된 크기에서도 고용량이 구현되는 것이다.

이는 고객들이 시스템을 구성할 때 동일한 사이즈에서 최대 16테라바이트(TB)까지 용량을 확대할 수 있는 장점이 된다. 삼성전자는 2014년 세계 최초로 범용 D램인 DDR4 메모리에 4단 TSV 공정을 적용, 64GB에서 256GB까지 고용량 모듈 제품을 서버 시장에 선보인 바 있다.

▶D램 점유율 43%, 독주체제 이어간다=한편 삼성전자는 세계 D램 시장에서 1992년 점유율 1위에 올라선 것을 시작으로 지난해까지 약 30년간 선두 자리를 지키고 있다. 시장조사기관 D램익스체인지에 따르면 삼성전자는 지난해 D램 시장점유율 43.1%로, 약 20%대의 SK하이닉스, 마이크론과 격차를 유지하고 있다.

특히 올해 D램 시장은 슈퍼사이클이 예상되는 등 장밋빛 전망이 쏟아지고 있다. 시장조사기관 IDC는 지난해 D램 수요가 전년대비 22% 성장한데 이어 올해도 약 15% 증가할 것으로 내다봤다. 여기에 올 2분기부터 가격 상승이 본격화될 것이란 의견이 우세하다.

지난해 삼성전자의 D램 영업이익률은 37.4%에 이른 것으로 업계는 추정한다. 올해 이같은 시장 호황이 실현될 경우 D램 이익률은 50%까지 치솟을 것이란 기대감이 형성되고 있다. 삼성전자는 2018년 반도체 슈퍼 호황 당시 D램 이익률이 70%에 이르는 기록적인 성과를 내기도 했다.

삼성전자는 이번에 선보인 DDR5 등 하이엔드 D램 제품을 통해 시장 주도권을 이어간다는 방침이다. CPU 절대 강자로 불리는 인텔과의 협력을 통해 DDR5가 탑재된 CPU 출시에도 박차를 가할 계획이다.

캐롤린 듀란 인텔 메모리&IO테크놀로지총괄 부사장(VP)은 “인텔 제온 스케일러블(Intel® Xeon® Scalable) 프로세서인 사파이어 래피즈(Sapphire Rapids)와 호환되는 DDR5 메모리를 선보이기 위해 삼성전자와 긴밀하게 협력하고 있다”고 밝혔다.