삼성전자, 초격차 상실 우려 불식…세계 첫 HKMG DDR5 D램 개발(종합)

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삼성전자, 초격차 상실 우려 불식…세계 첫 HKMG DDR5 D램 개발(종합)

디지털데일리 발행일 2021-03-25 16:08:02

윤상호

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- 내년 DDR5 시장 개화 맞춰 공개…경쟁사 대비 속도↑·전력↓

[디지털데일리 윤상호 기자] 삼성전자가 메모리 반도체 격차 축소 우려 불식에 나섰다. 서버용 DDR5 D램 시장을 선점한다는 계획이다. 세계 최초 하이케이 메탈게이트(HKMG: High-K Metal Gate) 서버용 D램 모듈을 개발했다. 서버용 DDR5 D램 시장은 내년 개화할 전망이다.

25일 삼성전자는 HKMG 서버용 DDR5 D램을 개발했다고 밝혔다. HKMG는 반도체 누설 전류를 막기 위해 유전율 상수(K)가 높은 물질을 공정에 적용하는 기술이다. DDR5는 차세대 D램 규격이다. 작년 8월 국제반도체표준협의기구(JEDEC)이 표준규격을 공개했다.

삼성전자는 D램 세계 1위다. 점유율 40%대를 유지하고 있다. 시장조사기관 트랜드포스에 따르면 작년 4분기 매출 기준 삼성전자 점유율은 41.3%다. 같은 기간 2위 SK하이닉스는 28.2% 3위 마이크론은 25.0% 시장을 차지했다.

하지만 작년 10월 SK하이닉스 세계 최초 DDR5 D램 개발 올 1월 마이크론 1a D램 세계 최초 대량 출하 등으로 삼성전자 초격차 전략에 대한 우려가 제기됐다. 이에 대해 삼성전자 디바이스솔루션(DS)부문장 김기남 대표는 지난 17일 삼성전자 정기 주주총회에서 “D램 경쟁력은 선단공정 선행 확보가 핵심”이라며 “최적화 제품 적기 공급도 중요하다”라고 반박했다. 이번 제품은 김 대표 발언의 근거다.

인텔은 빠르면 연말 DDR5 D램을 지원하는 서버용 중앙처리장치(CPU) ‘사파이어 래피즈’를 선보일 예정이다. 인텔은 서버용 CPU 절대 다수를 차지하는 1위다. 시장조사기관 옴디아는 전체 D램 중 DDR5 D램 출하량을 올해 0.6%에서 2022년 12.9%로 확대할 것으로 내다봤다. DDR4 D램을 역전하는 시기는 2023년이다.

SK하이닉스가 발표한 DDR5 D램 최대 속도는 5600메가비피에스(Mbps)다. 5기가바이트(GB) 파일 약 9개를 1초에 보낼 수 있는 속도다. 삼성전자 제품 최대 속도는 7200Mbps다. 5GB 파일 약 12개를 1초에 처리할 수 있다. 현재 DDR5 D램 속도 표준은 6400Mbps지만 7200Mbps 상향을 논의 중이다. 삼성전자가 속도 경쟁에서 2발 앞서 있는 셈이다.

HKMG는 주로 시스템 반도체와 그래픽 D램 등에 사용했다. 미세화를 진행할수록 중요한 기술이다. 전력 손실을 줄이고 속도를 높일 수 있기 때문이다. 삼성전자 제품은 기존 공정 대비 전력 소모량을 13% 줄일 수 있다.

또 이 제품은 범용 D램 최초로 8단 실리콘관통전극(TSV) 기술을 적용했다. TSV는 여러 단을 쌓은 칩을 관통해 메인보드와 전극을 연결해 속도를 향상하는 것이 특징이다. 와이어로 각각의 칩을 메인보드에 접속시킬 때보다 신호를 주고 받는 시간을 단축할 수 있다. 삼성전자는 16기가비트(Gb) 칩 기반 8단 TSV를 적용 512GB 모듈을 만들었다.

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 말했다.

한편 삼성전자는 이 제품을 고객이 원하는 시점에 출하할 수 있도록 준비하고 있다고 전했다. 시장 상황을 감안하면 빠르면 연말 양산에 들어갈 것으로 보인다.

<윤상호 기자>crow@ddaily.co.kr