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삼성전자, LPDDR5X D램 업계 최고 속도 10.7Gbps 달성! 모바일, AI, 서버 시장까지 혁신하는 저전력∙고성능 메모리 솔루션 출시. 주요 특징, 기술 개선 사항, 향후 전망 등을 자세히 살펴보고, 삼성전자의 메모리 시장 리더십 강화에 대한 영향을 분석합니다. ▲ 업계 최고 속도 LPDDR5X 제품 이미지 삼성전자, 업계 최고 속도 LPDDR5X 개발 성공 삼성전자가 업계 최고 속도 10.7Gbps LPDDR5X D램 개발에 성공하여 저전력∙고성능 D램 시장에서의 기술 리더십을 다시 한 번 재확인했습니다. 이번 개발은 온디바이스 AI 시대에 맞춘 최신 기술 솔루션으로 기대를 모으고 있습니다. LPDDR5X는 Low Power Double Data Rate 5X의 약자로, 삼성전자가 개발한 업계 최고 속도의 저전력∙고성능 메모리 솔루션입니다. 이번 업데이트로 삼성전자는 온디바이스 AI 시대에 최적화된 메모리를 제공하고자 합니다. 12나노급 LPDDR D램 중 가장 작은 칩으로 구현 저전력∙고성능 메모리 솔루션, 온디바이스 AI 시대에 최적화 향후 모바일 분야를 넘어 ▲AI PC ▲AI 가속기 ▲서버 ▲전장 등 다양한 응용처에 확대 적용될 것으로 기대 주요 특징 및 기술 개선 사항 LPDDR5X는 전 세대 제품 대비 성능과 용량이 크게 향상되었습니다. 또한, 삼성전자는 이번 제품에 저전력 특성을 강화하기 위한 다양한 기술을 적용하여 전 세대 제품보다 소비전력을 약 25% 개선했습니다. 전 세대 제품 대비 성능 25%, 용량 30% 이상 각각 향상 모바일 D램 단일 패키지로 최대 32기가바이트(GB) 지원 성능과 속도에 따라 전력을 조절하는 ‘전력 가변 최적화 기술’과 ‘저전력 동작 구간 확대 기술’ 적용 전 세대 제품보다 소비전력 약 25% 개선 모바일, AI, 서버 시장까지 확대 적용 예정 삼성전자의 LPDDR5X D램은 업계 최고 속도와 저전력∙고성능 특징을 갖추고 있어 모바일, AI, 서버 시장까지 확대 적용될 전망입니다. 모바일 기기: 더 빠른

삼성전자 가 최신 DDR5 D램 모듈의 성능을 극대화하고 전력 사용을 최소화하는 전력관리반도체(PMIC, Power Management IC) 3종을 공개하며, 시스템반도체 라인업을 본격 확대한다. 삼성전자는 2010년 전력관리반도체 분야에 처음 진출한 이후 스마트폰, 태블릿 등 모바일용 제품과 PC, 게임기, 무선 이어폰에 탑재되는 전력관리반도체를 출시하고 있다. 삼성전자 전력관리반도체 3종(S2FPD01, S2FPD02, S2FPC01)은 DDR5 D램 모듈에 탑재돼 D램의 성능 향상과 함께 동작 전력을 감소시키는 핵심 반도체로 활용될 것으로 기대된다. 전력관리반도체를 외부 기판에 탑재하던 DDR4 D램와 달리, 최신 DDR5 D램부터는 전력관리반도체를 D램 모듈 기판에 직접 탑재한다. 전력관리반도체와 D램이 하나의 모듈에 위치하기 때문에 전원을 안정적이고 빠르게 공급할 수 있어 메모리 성능 향상과 동시에 오작동을 최소화할 수 있다. 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 했다. 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 높아졌다. 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 향상시켰다. 한편, 데스크탑, 랩탑 등 클라이언트용 DDR5 D램 모듈에 탑재되는 전력관리반도체(S2FPC01)에는 저전력 90나노(nm, nanometer)공정을 적용해 칩 면적을 줄였다. 삼

▲ D램 모듈 삼성전자 가 업계 최초로 D램에 EUV 공정을 적용해 양산 체제를 갖췄다. 삼성전자가 EUV 공정을 적용해 생산한 1세대(1x) 10나노급(1나노 : 10억분의 1미터) DDR4(Double Data Rate 4) D램 모듈 100만개 이상을 공급하여 글로벌 고객의 평가를 완료했다. 이로써 삼성전자는 메모리 업계 최초로 차세대 D램 제품부터 ‘EUV 공정’을 전면 적용해 반도체 미세공정의 한계를 돌파할 채비를 갖추고 D램의 새로운 패러다임을 제시했다. EUV 노광 기술을 적용하면 회로를 새기는 작업을 반복하는 멀티 패터닝(Multi-Patterning) 공정을 줄이면서 패터닝 정확도를 높이게 되어 성능과 수율을 향상시키고 제품 개발 기간을 단축할 수 있는 장점이 있다. 삼성전자는 현재 EUV 공정으로 14나노 초반대 ‘4세대 10나노급(1a) D램 양산 기술’을 개발하고 있으며, 향후 차세대 제품의 품질과 수율도 기존 공정 제품 이상으로 향상시킬 예정이다. EUV를 이용해 만든 4세대 10나노급(1a) D램은 1세대 10나노급(1x) D램보다도 12인치 웨이퍼당 생산성을 2배 높여 사업 경쟁력을 더욱 강화할 수 있게 됐다. 삼성전자는 내년에 성능과 용량을 더욱 높인 4세대 10나노급(1a) D램(DDR5, LPDDR5)을 양산하고 5세대, 6세대 D램도 선행 개발해 프리미엄 메모리 시장에서의 기술 리더십을 더욱 강화해 나간다는 전략이다. 삼성전자 메모리사업부 DRAM개발실 이정배 부사장은 “업계 최초로 EUV 공정을 D램 양산에 적용해 글로벌 고객들에게 더욱 차별화된 솔루션을 한발 앞서 제공할 수 있게 됐다”며, “내년에도 혁신적인 메모리 기술로 차세대 제품을 선행 개발해 글로벌 IT 시장이 지속적으로 성장하는데 기여할 것”이라고 밝혔다. 한편, 삼성전자는 내년부터 DDR5/LPDDR5 D램 시장의 본격 확대에 맞춰 글로벌 IT 고객과 기술협력을 강화하고 업체 간 다양한 표준화 활동을 추진해, 차세대 시스템에

▲ 삼성전자 3세대 16GB HBM2E D램 ‘플래시볼트’ 삼성전자 가 차세대 슈퍼컴퓨터(HPC)와 인공지능(AI) 기반 초고속 데이터 분석에 활용될 수 있는 초고속 D램, ‘플래시볼트(Flashbolt)’를 출시했다. ‘플래시볼트’는 16기가바이트(GB) 용량의 3세대 HBM2E(고대역폭 메모리, High Bandwidth Memory 2 Extended) D램으로 기존 2세대 대비 속도와 용량이 각각 1.3배, 2.0배 향상됐다. * HBM : 고대역폭 메모리로, TSV 기술을 적용해 기존의 금선을 이용한 일반 D램 패키지에 비해 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 제품 삼성전자는 2세대 8GB HBM2 D램 ‘아쿠아볼트(Aquabolt)’를 세계 최초로 개발해 업계에서 유일하게 양산한 지 2년만에 3세대 HBM2E D램 ‘플래시볼트’를 출시하며 차세대 프리미엄 메모리 시장 선점에 나섰다. ‘플래시볼트’는 1개의 버퍼 칩 위에 16기가비트(Gb) D램 칩(10나노급) 8개를 쌓아 16GB 용량을 구현해 차세대 고객 시스템에서 최고용량, 최고속도, 초절전 등 최적의 솔루션을 제공한다. * 8Gb = 1GB, 16Gb = 2GB * 3세대 HBM2E: 16GB (16Gb D램 x 8개) / 2세대 HBM2: 8GB (8Gb D램 x 8개) 삼성전자는 16Gb D램 칩에 5,600개 이상의 미세한 구멍을 뚫고 총 4만개 이상의 TSV 접합볼로 8개 칩을 수직 연결한 ‘초고집적 TSV 설계 기술’을 이 제품에 적용했다. 특히 이 제품은 ‘신호전송 최적화 회로 설계’를 활용해 총 1,024개의 데이터 전달 통로에서 초당 3.2기가비트의 속도로 410기가바이트의 데이터를 처리한다. 풀HD(5기가바이트) 영화 82편을 1초에 전달할 수 있는 수준이다. * 2세대 HBM2 = 초당 2.4Gb 속도로 307GB 전송 가능, 영화 61편 수준 삼성전자는 2020년 이 제품을 양산해 기존 인공지능 기반 초고속 데이터 분석과 고성능

▲ ‘3D-TSV’와 ‘와이어 본딩’ 비교 및 ‘3D-TSV’ 기술 적용시 8단과 12단 구조 비교 삼성전자 가 업계 최초로 ’12단 3D-TSV(3차원 실리콘 관통전극, 3D Through Silicon Via)’ 기술을 개발하고 패키징 기술에서도 초격차를 이어간다. ’12단 3D-TSV’는 기존 금선(와이어)을 이용해 칩을 연결하는 대신 반도체 칩 상단과 하단에 머리카락 굵기의 20분의 1수준인 수 마이크로미터 직경의 전자 이동 통로(TSV) 6만개를 만들어 오차 없이 연결하는 첨단 패키징 기술이다. 이 기술은 종이(100㎛)의 절반 이하 두께로 가공한 D램 칩 12개를 적층해 수직으로 연결하는 고도의 정밀성이 필요해 반도체 패키징 기술 중 가장 난이도가 높은 기술이다. ‘3D-TSV’는 기존 와이어 본딩(Wire Bonding) 기술보다 칩들 간 신호를 주고받는 시간이 짧아져 속도와 소비전력을 획기적으로 개선할 수 있는 점이 특징이다. 삼성전자는 기존 8단 적층 HBM2 제품과 동일한 패키지 두께(720㎛, 업계 표준)를 유지하면서도 12개의 D램 칩을 적층해 고객들은 별도의 시스템 디자인 변경 없이 보다 높은 성능의 차세대 고용량 제품을 출시할 수 있게 됐다. 또한 고대역폭 메모리에 ’12단 3D-TSV’ 기술을 적용해 기존 8단에서 12단으로 높임으로써 용량을 1.5배 증가시킬 수 있다. 이 기술에 최신 16Gb D램 칩을 적용하면 업계 최대 용량인 24GB HBM(고대역폭 메모리, High Bandwidth Memory) 제품도 구현할 수 있다. 이는 현재 주력으로 양산 중인 8단 8GB 제품보다 3배 늘어난 용량이다. ※ 8GB 양산 제품 : 8Gb x 8단 / 24GB 개발 제품 : 16Gb x 12단 삼성전자 DS부문 TSP총괄 백홍주 부사장은 “인공지능, 자율주행, HPC(High-Performance Computing) 등 다양한 응용처에서 고성능을 구현할 수 있는 최첨단 패키징 기술이 날로 중요해지고 있다

▲ 삼성전자 서버용 고용량 D램 모듈_DDR4 ▲ 삼성전자 서버용 고성능 SSD ‘PM1733’_HHHL 타입 ▲ 삼성전자 서버용 고성능 SSD ‘PM1733’_U.2타입 삼성전자 가 PCIe 4.0인터페이스 기반의 고성능 NVMe SSD 'PM1733' 라인업과 고용량 D램 모듈 RDIMM, LRDIMM을 본격 양산했다. 'PM1733'과 고용량 D램 모듈은 AMD의 2세대 EPYC™ 프로세서(7002)와 함께 신규 서버에 탑재될 예정이다. 'PM1733'은 PCIe 4.0 인터페이스를 지원해 NVMe SSD(카드타입)에서 연속 읽기 8,000MB/s, 임의 읽기1,500,000 IOPS(초당 입출력 작업 처리 속도)를 구현한 역대 최고 성능의 제품으로 기존 PCIe 3.0 인터페이스 SSD 보다 성능이 두 배 이상 향상됐다. 이 제품은 5세대 512Gb 3비트 V낸드를 탑재해 두 가지 타입으로 양산되며, U.2 타입에서 최대 30.72TB(테라바이트), HHHL 타입에서 15.36TB 용량을 제공할 예정이다. 삼성전자는 'PM1733' 외에도 AMD의 신규 프로세서 'EPYC™ 7002'에서 최대용량을 지원하는 RDIMM과 LRDIMM 등 D램 모듈을 공급한다. 삼성전자는 8Gb, 16Gb DDR4 제품을 활용해 8GB부터 최대 256GB 용량까지의 다양한 RDIMM을 제공하며, 사용자들이 삼성전자의 고용량 RDIMM을 활용할 경우 CPU 당 최대 4TB의 메모리를 사용할 수 있다. 삼성전자 메모리사업부 상품기획팀 한진만 전무는 "삼성전자는 AMD와 함께 차세대 서버에 탑재할 최신 프로세서, 메모리, 스토리지 제품 분야에서 밀접하게 협업하고 있다" 며, "삼성전자의 'PM1733', RDIMM, LRDIMM과 함께 AMD는 EPYC™ 7002 프로세서를 고객들에게 제공하며 새로운 표준을 적용한 신규