세미콘타이완 2026서 공개
용량·효율·발열 개선 전략
위로 쌓아 면적 제약 '극복'
데이터 수직 고속도로 구축
대역폭 향상… 기술 고도화
삼성전자가 메모리반도체(이하 메모리)를 수직으로 쌓아 용량과 대역폭을 높이고 전력·열효율을 개선하는 '큐브'(C.U.B.E) 전략을 공개했다. HBM5(8세대 고대역폭메모리)와 차세대 3차원 메모리 'zHBM' 개발을 통해 AI(인공지능) 시대의 메모리 기술주도권을 이어가겠다는 계획이다.
1일 전자업계에 따르면 이날 대만 타이베이에서 열린 '세미콘 타이완 2026'에서 최장석 삼성전자 DS부문 메모리사업부 상품기획팀장(상무)은 메모리 기술의 한계를 극복하기 위해 이같은 큐브 전략을 발표했다. 최 상무는 '세미콘 타이완'의 사전행사로 열린 '메모리 이그제큐티브 서밋'에 참석했다.
큐브는 구체적으로 △용량(Capacity) △최적화(Utilization) △대역폭(Bandwidth) △전력·열효율(Efficiency)을 의미한다. 삼성전자는 3차원 적층구조를 기반으로 이 4가지 요소를 동시에 개선해 메모리 기술주도권을 강화하겠다는 전략이다.
우선 용량 측면에서는 메모리를 수직으로 확장해 PCB(인쇄회로기판) 면적의 제약을 극복한다. 메모리칩을 평면으로 배치하는 기존 방식은 용량이 늘어날수록 보드 면적도 커져야 하지만 칩을 수직으로 쌓으면 동일한 면적에서 더 많은 용량을 구현할 수 있다.
삼성전자는 동시에 메모리 최적화도 진행한다. 최 상무는 "3D(3차원)는 단순히 쌓는 것이 아니라 각 층을 어떻게 활용하느냐가 핵심"이라며 "데이터 처리지연을 없애기 위해 로직·메모리 배치를 최적화하고 있다"고 설명했다. 삼성전자는 다이 사이의 거리를 좁혀 데이터가 빠르게 이동하는 '수직 고속도로'를 구축하고 이를 통해 메모리 대역폭을 획기적으로 높인다는 구상이다.
전력과 발열 문제도 해결한다. 최 상무는 "3D의 최종목표는 단일 비트의 데이터를 이동시키는 데 필요한 에너지를 줄이는 것"이라며 "구조적 효율성을 높여 와트(W)당 성능을 극대화하고 있다"고 강조했다.
큐브 전략은 차세대 HBM 제품에도 적용된다. 삼성전자는 HBM2(2세대)부터 HBM4E(7세대)를 거쳐 HBM5까지 용량과 대역폭, 전력효율, 열관리 기술을 고도화하고 있다. 개발 중인 HBM5는 HBM4E 대비 성능을 2배 높이고 열저항은 20% 줄이는 게 목표다.
올해 초 개념을 공개한 차세대 3D 메모리 'zHBM'은 HBM4E와 비교해 일반성능은 8배, 와트당 성능은 3배 향상될 것으로 전망된다. 열저항은 75~90% 낮춰 기존 HBM의 성능한계와 발열문제를 해소하는 데 초점을 맞췄다.
삼성전자는 3D 패키징 기반 낸드플래시인 'z낸드-O'도 개발 중이다. z낸드-O는 D램보다 비트밀도가 10배 높으면서 일반 낸드보다 읽기 대역폭과 전력효율이 각각 7배 높은 제품이다. 삼성전자는 2028년부터 z낸드-O 샘플을 공급할 예정이다.
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세계 최대수준의 생산능력을 바탕으로 HBM과 범용 메모리 수요에 함께 대응할 방침이다. 옴디아는 삼성전자의 올해 D램 생산능력을 300㎜ 웨이퍼 기준 연간 817만5000장이라고 예상한다. SK하이닉스의 666만장과 마이크론의 366만장을 웃도는 규모다.
다만 삼성전자를 비롯한 주요 메모리업체들이 HBM 등 고부가가치제품 생산에 자원을 집중하면서 범용 D램 공급은 갈수록 빠듯해질 것으로 보인다. 생산능력에 큰 변화가 없는 상황에서 HBM의 비중이 커지면 일반 D램의 생산여력이 줄어든다.
업계에서는 HBM 생산확대를 내년 D램 수급의 핵심변수라고 본다. PC용 D램의 경우 내년 공급량이 역성장할 수 있다는 분석도 나온다. D램 가격도 들썩인다. 시장조사업체 트렌드포스는 올해 3분기 PC용 D램 계약가격이 전 분기보다 18~23% 오를 것이라고 예측했다.
