최근 삼성전자는 14나노 기반 LPDDR5X D램을 퀄컴의 최신 모바일 플랫폼에 탑재해 성능 검증을 마쳤다고 밝혔어요. 퀄컴 스냅드래곤 모바일 플랫폼에 LPDDR5X 8GB 패키지를 탑재해 업계 최고 동작 속도인 7.5Gbps(1초당 전송되는 기가비트 단위의 데이터)를 기록한 것인데요.
LPDDR5X는 삼성전자가 지난해 11월 업계 최초로 개발한 차세대 모바일 D램이에요. 보기만 해도 용어가 생소해 어렵다고 느껴지나요. 이번 테크따라잡기에서는 D램에 대해 자세히 알아볼게요. 삼성반도체이야기 홈페이지를 참고했어요.
LPDDR5X 파헤치기
D램은 램(RAM, Random Access Memory)의 종류 중 하나인데요. 램은 정보를 읽을 때 순차적으로 읽는 게 아니라, 무작위(랜덤)로 읽을 수 있어 읽기·쓰기 속도가 빠른 메모리에요.
이중 D램은 데이터를 저장할 수 있는 메모리를 뜻하는데요. 전원이 꺼지면 데이터가 날아가는 휘발성 메모리지만, 용량이 크고 속도가 빠르다는 특성을 지니고 있죠. 그래서 컴퓨터나 모바일 기기에서 중앙처리장치의 연산을 돕는 고속 메모리로 사용돼요.
'DDR(Double Data Rate)'은 D램 종류 중 하나인데요. 초기 D램은 컴퓨터의 동작 리듬에 맞춰 한 번의 클럭에 한 번에 데이터를 보내거나 받았어요. 이를 SDR(Single data rate)이라고 해요. 여기서 클럭이란 전압이 왔다 갔다 하는 한 사이클을 말하는데, D램은 이 클럭 단위로 움직여요.
이에 비해 DDR은 한 번의 클럭 신호에 데이터 두 개를 처리하는 것을 말해요. CPU(중앙처리장치) 속도가 비약적으로 빨라지면서 이에 맞는 속도의 메모리가 필요해지자, 낮은 전력으로 한 번의 클럭에 데이터를 두 번 전송할 수 있는 DDR D램이 탄생하게 됐죠.
사람으로 치면 24시간 중 한 가지 일만 처리하다가 두 가지 일을 처리할 수 있게 된 거에요. 일의 효율이 높아진 셈이죠.
DDR5는 그 DDR의 다섯 번째 세대라는 뜻이에요. DDR2, DDR3, DDR4, DDR5 등 D램은 각 세대별로 데이터 전송속도나 동작전압 등이 모두 달라요. 숫자가 하나씩 높아질수록 데이터 처리 속도는 빨라지고, 동작전압과 소비전력을 낮아지죠.
이 앞에 LP(Low Power)가 붙으면 LPDDR이 되겠죠. 이는 저전력 DDR을 의미해요. LPDDR은 주로 이동성이 강조되는 스마트폰과 태블릿 등 모바일 기기에 들어가는 저소비전력의 D램이에요. DDR과 마찬가지로 LPDDR2, LPDDR3, LPDDR5 등으로 구분하고 세대가 높아질수록 데이터 처리 속도와 소비 전력이 향상돼요.
저전력으로 높은 성능
삼성전자는 2018년 세계 최초 8Gb LPDDR5 D램을 개발한 데 이어 작년 LPDDR5X을 처음으로 개발했어요. LPDDR5X의 동작 속도는 현존하는 모바일 D램 중 가장 빠른 최대 8.5Gbps라고 해요. 이전 세대 제품인 LPDDR5의 동작 속도 6.4Gbps 대비 1.3배 빠른 속도죠.
또 저전력 동적 전압 기술(DVFS, Dynamic Voltage Frequency Scaling) 도입을 통해 LPDDR5 대비 소비전력도 약 20% 줄였다는 것이 삼성전자 측 설명이에요.
동적 전압 기술은 프로세서에 공급되는 전압과 주파수를 동적으로 변경해 성능과 전력 소모를 함께 조절하는 기술이에요. 쉽게 말해 특정 응용처에 따라 전력량을 감소시키는 것인데요. 예를 들어 에어컨을 사용할 때 평소에는 일반 전력을 사용하다가 잘 때는 열대야 모드로 설정해 전력을 절감시키는 것과 같은 원리죠.
그전 제품인 LPDDR4X와 비교하면 차이는 더 커져요. 모바일 D램을 기존의 LPDDR4X에서 LPDDR5로 변경할 경우 1년에 76GWh(기가와트시)가 절감된다고 해요. 이는 약 32만6000가구가 한 달 동안 사용할 정도의 전력이에요. 부천 시민이 한 달 동안의 전기사용량과 비슷한 셈이죠.
삼성전자 관계자는 "저전력 회로 설계를 하게 되면 칩 하나의 전력이 감소되는데, 사용자 입장에서 보면 핸드폰을 사용할 때 사용 시간이 증가한다고 보면 된다"며 "충전하는 빈도수 감소하기 때문에 전기 에너지를 덜 쓰게 되고 결과적으로 탄소 절감에도 기여하게 된다"고 설명했어요.
모바일 D램 시장 전망은
삼성전자는 이번 속도 검증을 바탕으로 향후 차세대 저전력 D램 시장을 선도하겠다는 포부를 갖고 있어요. 퀄컴 모바일 플랫폼의 협력을 바탕으로 모바일 제품 뿐 아니라 메타버스, 오토모티브, 게임·AR(증강현실)·VR(가상현실), 고성능 PC, AI(인공지능) 등 저전력 D램 시장의 응용처를 확대하겠다는 것인데요.
현재 삼성전자는 모바일 D램 분야에서 시장 1위를 차지하고 있어요. 시장조사기관 옴디아에 따르면 삼성전자의 모바일 D램 점유율은 작년 3분기 기준 56.1%로 2위보다 두 배 정도 많은 수준을 차지하고 있는데요.
최근 5G 통신, AI, 메타버스 등이 급부상하면서 앞으로도 고성능·저전력 D램 수요는 지속 늘어날 것으로 예상돼요. 언제 어디서든 대용량의 데이터를 고속으로 처리해야 하기 때문에 D램의 수요가 늘어날 수밖에 없는 구조기 때문이죠. 그만큼 향후 업계 전망도 밝을 수밖에 없겠죠?
삼성전자 관계자는 "모바일 분야에서 차별화된 저전력 기술을 바탕으로 강력한 시장 지배력을 유지해온 만큼 향후에도 프리미엄 저전력 D램 시장의 성장을 주도할 것"이라고 언급했어요.
