“3D 기술로 한계 돌파”…삼성, 차세대 AI메모리 전략 발표

용량·최적화·대역폭·효율 담은 ‘CUBE’ 공개HBM5·zHBM 개발…2028년 zNAND-O 샘플링

[뉴스토마토 이보라 기자] 삼성전자(005930)가 인공지능(AI) 시대에 필요한 메모리 용량과 대역폭을 높이고 전력 효율을 개선하기 위한 ‘CUBE’ 전략을 공개했습니다. 인쇄회로기판(PCB)에 메모리칩을 수평으로 늘리던 방식에서 나아가 칩을 수직으로 쌓아 용량을 확대하고, 다이 사이의 거리를 줄여 대역폭을 높이는 것이 핵심입니다. 각 층의 로직과 메모리 배치를 최적화해 데이터 처리 지연을 줄이고, 데이터 이동에 필요한 에너지도 줄인다는 계획입니다. 

 

1일 타이베이에서 열린 세미콘 타이완 2026에서 최장석 삼성전자 DS부문 메모리사업부 상품기획팀장(상무)이 메모리 기술 한계 극복을 위한 'CUBE' 전략을 발표하고 있다. (사진=삼성전자)

 

삼성전자는 1일 대만 타이베이에서 열린 ‘세미콘 타이완 2026 메모리 이그제큐티브 서밋’에서 이 같은 내용의 차세대 메모리 전략을 발표했습니다. 세미콘 타이완은 국제반도체장비재료협회(SEMI)가 주관하는 반도체 행사로, 본행사는 2일부터 4일까지 열립니다.

 

이날 기조연설에 나선 최장석 삼성전자 DS부문 메모리사업부 상품기획팀장(상무)은 △용량(Capacity) △최적화(Utilization) △대역폭(Bandwidth) △효율(Efficiency) 등 네 단어의 앞 글자를 딴 ‘CUBE’를 차세대 메모리 기술의 핵심축으로 제시했습니다. 메모리의 방향을 수평에서 수직으로 전환해 용량과 성능, 전력 효율을 동시에 끌어올리겠다는 구상입니다. 기존에는 인쇄회로기판(PCB)에 메모리칩을 수평으로 확장해 용량을 늘렸지만, 기판 면적을 넓히는 데 한계가 있었습니다.

 

최 상무는 “이제 더 이상 PCB 면적에 제한되지 않고, 보드 면적을 키우지 않고도 수직으로 확장해 메모리 용량을 늘릴 것”이라고 했습니다. 이어 “3D는 단순히 쌓는 것이 아니라 각 층을 어떻게 활용하느냐가 핵심”이라며 “데이터 처리 지연을 없애기 위해 로직과 메모리의 배치를 최적화하고 있다”고 했습니다.

 

그는 “다이 사이의 거리를 획기적으로 단축하고, ‘수직 고속도로’를 형성해 대역폭을 개선할 수 있다”고 했습니다. 칩을 수직으로 쌓아 다이 사이의 데이터 이동 거리를 줄이면 대역폭을 높일 수 있다는 설명입니다. 최 상무는 “3D의 최종 목표는 단일 비트의 데이터를 이동시키는 데 필요한 에너지를 줄이는 것”이라며 “구조적 효율성을 높여 와트당 성능을 극대화하고 있다”고 강조했습니다.

 

삼성전자가 세계 최초로 샘플 출하한 HBM4E 12단 제품. (사진=삼성전자)

 

한편 삼성전자는 HBM5, zHBM, zNAND-O 등 차세대 메모리를 개발하고 있습니다. 8세대 고대역폭메모리인 HBM5는 HBM4E보다 성능을 2배 높이고 와트당 성능은 20% 개선하는 한편, 열 저항은 20% 낮추는 것이 목표입니다. zHBM은 HBM5 대비 성능 8배, 와트당 성능 3배 향상과 열 저항 75~90% 감소를 목표로 하고 있습니다.

 

zNAND-O는 D램보다 10배 높은 비트 밀도로 대규모언어모델(LLM)에 필요한 용량을 지원하고, 낸드플래시보다 읽기 대역폭과 전력 효율을 7배 높인 제품입니다. 삼성전자는 2028년 zNAND-O 샘플링을 시작할 계획입니다.

 

카운터포인트리서치에 따르면 삼성전자는 올해 2분기 글로벌 D램 시장에서 매출 기준 점유율 39%로 1위를 기록했습니다. SK하이닉스(000660)가 26%, 마이크론이 25%로 뒤를 이었습니다. 옴디아는 삼성전자의 올해 D램 생산능력을 300㎜ 웨이퍼 기준 연간 약 817만5000장으로 전망했습니다. SK하이닉스는 약 666만장, 마이크론은 약 360만장으로 추산됐습니다. 트렌드포스에 따르면 삼성전자는 같은 기간 낸드플래시 매출은 230억6000만달러로 집계됐습니다. 전 분기보다 70.7% 증가한 규모로, 매출 기준 점유율 29.3%로 1위를 유지했습니다.

 

삼성전자 관계자는 “기술 리더십과 대규모 생산 인프라를 기반으로 범용 D램·낸드부터 HBM, 기업용 SSD 등 고부가 AI 메모리까지 시장 수요에 적기에 대응하며 글로벌 메모리 시장 주도권을 확대해 나갈 계획”이라고 밝혔습니다.

 

이보라 기자 [e-mail]

이 기사는 뉴스토마토 보도준칙 및 윤리강령에 따라 오승훈 산업1부장이 최종 확인·수정했습니다.