삼성, 메모리반도체 신제품 쏟아낸다…AI칩 전쟁 ‘1위 굳히기’

자율차용 AI칩 시장 급성장
기존 제품의 크기 절반수준
저전력 DDR 5X 내년 출시
클라우드용 제품도 곧 선봬
속도 높이고 전력효율 개선

서울 서초구 삼성전자 서초사옥. [사진 = 연합뉴스]

삼성전자가 인공지능(AI) 시장을 겨냥해 메모리반도체 신제품을 대거 내놓는 것은 ‘AI 빅뱅’ 시대에서 ‘초격차’ 전략을 유지하기 위한 차원이다.

특히 삼성전자는 고대역폭메모리(HBM) 뿐 아니라 다양한 분야에서 AI 반도체를 지원하는 메모리반도체 제품을 선보였다. AI시대에 특화한 다양한 패키지로 새로운 경쟁 속에서 승기를 잡겠다는 의도로 풀이된다.

21일 산업계에 따르면 삼성전자는 최근 홍콩에서 진행한 ‘삼성전자 투자자포럼 2023’에서 오토모티브(차량용) 메모리인 ‘561볼 패키지’ 저전력(LP) 더블데이터레이트(DDR) 5X를 내년 상반기 출시한다고 밝혔다.

이 제품은 자율주행 시대를 대비해 기존 LPDDR5X의 크기를 획기적으로 줄였다. 기존 제품인 ‘441볼 패키지’의 절반 크기에 불과하다. 한정된 공간에서 최대한의 효율을 필요로 하는 자동차 업계의 수요를 반영한 것이다.

이와 함께 탈부착이 가능한 오토 솔리드 스테이트 드라이브(SSD), 최고속도가 32Gbps(초당 기가비트)인 그래픽 D램 ‘GDDR7’를 각각 2024년과 2025년 출시한다는 계획이다.

윤하룡 삼성전자 부사장은 “레벨5 자율주행과 엔터테인먼트 시스템 발전에 대한 의지는 결국 AI의 메모리 요구사항을 증가시킬 것”이라고 설명했다.

스마트폰·노트북 등에 AI를 탑재하는 ‘온디바이스 AI’ 시장을 겨냥해서는 LPDDR 기반 차세대 메모리 모듈인 ‘LPCAMM2’의 샘플을 공급중이다. 기판 양면에 D램이 장착된 모듈로 크기가 작아 노트북 등 소형 기기에 쓰인다. 7.5Gbps 속도에 대역폭도 초당 최대 120GB에 달하며, 전력효율도 이전 세대 모델에 비해 60~70% 개선된 것이 특징이다.

삼성전자는 대역폭을 높인 특수 D램인 저지연 와이드(LLW) 제품도 내년 선보인다는 계획이다. 이전 세대에 비해 대역폭이 2배 더 크고 전력효율성이 33% 향상된 PC용 SSD 제품 PM9E1도 내년 출시가 목표다.

클라우드 시장에서는 삼성전자가 업계 처음으로 개발한 DDR5 32GB 제품과 모듈제품인 MRDIMM, ‘샤인볼트’로 이름붙인 고대역폭메모리 HBM3E, PCle 5세대 16채널 SSD인 ‘PM1743’ 등이 출격채비를 하고 있다.

파운드리 부문에서는 게이트올어라운드(GAA)·D램·패키징의 약어로 ‘G·D·P’라는 전략 키워드가 제시됐다. 파운드리 업계 1위인 TSMC와 차별회된 무기로 신공법과 메모리반도체와 연계된 패키징 역량을 제시한 것이다.

정기봉 삼성전자 부사장은 “테슬라와 엔비디아, 인텔 등 각 분야 선두 기업들이 모두 강조하고 있는 것이 전력 효율”이라며 “이를 구현하기 위해서는 전압 조절에 유리한 GAA 방식이 효과적”이라고 강조했다.

삼성 파운드리는 기존 2.5D 방식을 넘어서는 3D 방식의 D램 패키징을 개발중이다. 기존 엔비디아의 H100 등 인공지능 칩은 수직으로 D램을 적층한 HBM 옆에 수평으로 그래픽처리장치(GPU)를 배치하는 2.5D 방식을 사용하고 있는데, 메모리와 로직 반도체를 한번에 수직으로 쌓아 올리는 방식이 3D 패키징이다. 이 방식을 채택하면 데이터 전송 지연을 최소화할 수 있다.

패키징 역량을 강화하기 위해 삼성전자는 외부 기업과 첨단 패키지 협의체인 ‘멀티다이 인터그레이션(MDI) 얼라이언스’도 조직한 상태다. 정 부사장은 “이미 20여개 회사가 합류했고 최근에는 삼성전자의 경쟁사도 합류했다”고 설명했다.

삼성전자는 다양한 제조사들이 삼성 파운드리에서 자체 칩을 제조하고 있다고 소개했다. 테슬라의 자율주행 칩이 대표적인 사례다. 정 부사장은 “자동차 업계 1위의 EV 회사에서도 당사의 14㎚(나노미터) 첨단운전자보조시스템(ADAS)을 사용하고 있다”면서 “5㎚ 공정의 다음 버전 완전 자율주행 칩도 개발하고 있다”고 소개했다.

삼성디스플레이는 확장현실(XR)·혼합현실(MR) 분야 신사업을 이끌기 위해 마이크로 디스플레이 개발에 적극적으로 나서고 있다. 최근 인수 작업을 완료한 미국 이매진(eMagin)과의 시너지 효과도 기대했다. 김공민 삼성디스플레이 상무는 “XR 기기는 눈 가까이에서 사용해야 하기 때문에 마이크로 디스플레이가 필수적”이라며 “증강현실(AR)·가상현실(VR)은 더 높은 광학 시스템을 개발할 필요가 있다”고 말했다.