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반도체 업계, 불황 뚫을 핵심 기술은 '이것'

  • 2022.12.08(목) 17:16

SK하이닉스, '서버용 D램' 신제품 개발 완료
삼성전자, '그래픽 D램' 격차 벌리기 나서

반도체 시장 한파 속에서 삼성전자와 SK하이닉스가 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 두 회사 모두 미래 수익성을 책임질 기술을 공개했다. 하지만 방향은 달랐다. 삼성전자는 '그래픽 D램' 기술 개발에 집중했다. SK하이닉스는 여러 업체와 협력을 통해 '서버용 D램' 시장을 개척한다는 구상이다.

'서버용 D램' 집중한 SK하이닉스

SK하이닉스는 세계 최고속 서버용 D램 제품인 'DDR5 MCR DIMM(Multiplexer Combined Ranks Dual In-line Memory Module)'의 샘플 개발에 성공했다고 밝혔다. DDR(Double Data Rate)은 D램 규격을 의미한다. DDR5는 5세대 DDR이라는 의미다. MCR DIMM은 여러 개의 D램이 기판에 결합된 모듈 제품이다.

이번 제품은 동작 속도가 초당 8Gb(기가비트) 이상이다. 기존 4.8Gb에 비해 약 두 배 가까이 빨라졌다. D램 모듈과 CPU 사이에 신호를 최적화하는 '데이터 버퍼(Buffer)'를 탑재했다. 기존 D램 모듈은 한 번에 보낼 수 있는 데이터양이 64바이트(Byte)에 불과했다. 하지만 MCR DIMM은 128바이트를 전송할 수 있다.

SK하이닉스 DDR5 MCR DIMM/사진=SK하이닉스

SK하이닉스는 이번 제품 개발을 위해 미국의 인텔과 일본 르네사스와 긴밀히 협력했다. SK하이닉스 관계자는 "서버용 D램은 CPU와의 호환성뿐만 아니라 이를 중간에서 최적화하는 버퍼의 역할이 중요하다"면서 "MCR DIMM은 서버용 CPU 시장에서 높은 점유율을 기록하고 있는 인텔과 높은 버퍼 기술력을 가진 르네사스와 합심해 개발한 결과물"이라고 설명했다.

이번 제품은 내년 출시 예정인 인텔의 서버용 CPU '사파이어 래피즈(Sapphire Rapids)'와는 관련이 없는 것으로 알려졌다. SK하이닉스 관계자는 "이번 신제품은 내년 예정된 인텔의 서버용 CPU와는 무관한 제품"이라며 "향후 출시될 차세대 서버용 CPU에 맞춰 개발된 제품이기 때문에 정확한 양산 시점은 차세대 서버용 CPU가 출시될 때쯤이 될 것"이라고 설명했다.

'그래픽 D램'에 집중한 삼성전자

삼성전자는 차세대 그래픽 D램 'GDDR6W'를 통해 그래픽 D램 시장 점유율을 공고히 한다는 구상이다. 그래픽 D램은 PC와 영상 재생 기기, 고성능 게임기 등에서 동영상과 그래픽 등을 처리하는 메모리 반도체다.

시장조사기관 옴디아에 따르면 삼성전자는 지난해 그래픽 D램 시장 점유율 38.9%로 1위를 차지했다. 2위는 미국의 마이크론(33.3%), 3위는 SK하이닉스(27.8%)였다. 마이크론과의 점유율 차이가 약 5%포인트다. 삼성전자는 기술 초격차를 통해 이 차이를 더 벌리겠다는 생각이다.

신제품은 첨단 패키징 기술인 FOWLP(Fan-Out Wafer level Package)를 활용했다. 기존 'GDDR6' 제품보다 동일한 크기에서 성능과 용량을 2배 개선한 것이 특징이다. GDDR6W 패키지의 높이는 0.7㎜로 기존 GDDR6 패키지(1.1㎜) 대비 약 36% 감소했다.

삼성전자가 개발한 그래픽 D램 'GDDR6W'/사진=삼성전자

패키징 기술은 반도체를 여러 개 쌓거나 묶어 성능을 극대화한 것을 말한다. 하나로 묶인 반도체는 각 반도체를 따로 배치하는 방식보다 더 낮은 전력으로 더 높은 성능을 낼 수 있다.

보통 용량을 늘리기 위해 칩을 쌓아 올리면 패키지 사이즈가 커진다. 하지만 GDDR6W는 FOWLP 기술을 통해 메모리 칩을 PCB(인쇄회로기판)가 아닌 실리콘 웨이퍼에 직접 실장하는 기술로 배선의 패턴을 미세화했다. 이를 통해 동일한 패키지 크기에서 성능과 용량을 기존 GDDR6 대비 두 배가량 높일 수 있었다.

삼성전자는 향후 고성능 그래픽 칩이 필요한 가상현실기술이나 인공지능(AI), 고성능 컴퓨팅(HPC) 등의 영역에서 GDDR6W가 활용될 수 있을 것으로 예상하고 있다.

삼성전자 관계자는 "고성능 그래픽은 굉장히 많은 양의 데이터를 한 번에 처리해야하기 때문에 높은 데이터 처리 성능이 필요하다"며 "향후 가상현실기술이나 AI기술, 고성능 게임 등 다양한 영역에서 GDDR6W가 유용하게 사용할 수 있을 것"이라고 전망했다.

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