삼성전자, AI 시대 이끌 '차세대 반도체·첨단패키지' 공개

[CES 2024] HBM3E, CXL, LLW D램부터 I-Cube, X-Cube HCB 첨단 패키지까지

(지디넷코리아=이나리 기자)[라스베이거스(미국)=이나리 기자] 삼성전자가 11일(현지시간) 미국 라스베이거스에서 진행되고 있는 'CES 2024'에서 인공지능(AI) 시대를 선도해 나갈 차세대 반도체 제품을 대거 선보였다.

삼성전자 DS부문은 매년 CES에 참가해 글로벌 IT 고객 및 파트너를 대상으로 최신 제품을 소개한다. 삼성전자는 앙코르 호텔 내 전시공간에 가상 반도체 팹(Virtual FAB)을 설치하고, 5개 주요 응용처별 솔루션 공간을 밀도 있게 구성했다. 주요 응용처는 ▲서버 ▲PC·그래픽 ▲모바일 ▲오토모티브 ▲라이프스타일로 구분된다.

삼성전자는 CES 기간 동안 앙코르 호텔 내 전시공간에 설치된 가상 반도체 팹.(사진=삼성전자)

특히 생성형 AI, 온디바이스 AI용 D램, 차세대 스토리지용 낸드플래시 솔루션, 2.5·3차원 패키지 기술 등 차세대 메모리 제품을 대거 전시하고 패키지 기술 등 차세대 기술을 대거 선보이며 기술 경쟁력을 강조했다.

이날 행사에서 한진만 삼성전자 DS부문 미주총괄(DSA) 부사장은 "인공지능(AI), 머신러닝(ML), 클라우드 컴퓨팅 시장이 급격히 성장하고 있다"며 "삼성전자는 AI 시대에 최적화된 다양한 최첨단 메모리 솔루션을 적기에 개발해 패러다임 변화를 주도해 나가겠다"고 밝혔다.

삼성전자는 생성형 AI 시대에 최적화된 클라우드 D램 솔루션을 중심으로 선보였다. ▲12나노급 32기가비트(Gb) DDR5 D램 ▲HBM3E D램 '샤인볼트' ▲CXL 메모리 모듈 제품 'CMM-D' 등이 대표적이다.

삼성전자 HBM3E D램 '샤인볼트' (사진=삼성전자)

삼성전자가 지난해 9월 업계 최초로 개발한 단일칩 기준 현존 최대 용량의 32기가비트 DDR5 D램은 서버용 고용량 라인업이다.  동일 패키지 사이즈에서 실리콘 관통 전극(이하 TSV, Through Silicon Via) 기술 없이도 128기가바이트(GB) 고용량 모듈 구성이 가능하다. TSV(실리콘 관통 전극)까지 사용한다면 최대 1테라바이트(TB) D램 모듈을 구현할 수 있어 메모리 기술의 한계를 극복한 제품으로 평가받는다.

HBM3E D램 '샤인볼트'는 기존 HBM3 제품 대비 성능과 용량이 50% 이상 개선 됐다. HBM3E는 12단(적층) 기술을 활용해 1초에 1,280기가바이트의 대역폭과 최대 36기가바이트의 고용량을 제공한다.

삼성전자 CMM-D(CXL Memory Module D램)는 기존 DDR 인터페이스 기반의 D램 모듈이 아닌 CXL 인터페이스 기반 모듈 제품이다. 이 제품은 서버 전면부(기존 SSD 장착 위치)에 여러 대를 장착할 수 있어 서버 한 대당 메모리 용량을 획기적으로 늘릴 수 있다. 이를 통해, 대용량 데이터의 빠른 처리가 필수적인 생성형 AI 플랫폼 적용에 핵심적인 역할을 할 것으로 기대된다.

삼성전자는 2021년 세계 최초로 CMM-D 기술을 개발한데 이어, 업계 최고 용량의 512기가바이트 CMM-D 개발, CMM-D 2.0 개발 등에 성공했다. 현재 256기가바이트 CMM-D 샘플 공급이 가능한 유일한 업체로 차세대 메모리의 상용화 시대를 앞당기고 있다.

CXL 2.0 지원하는 CXL D램 (사진=삼성전자)

삼성전자는 온디바이스 AI 시장을 겨냥한 모바일 D램 솔루션으로 ▲8.5Gbps 'LPDDR5X(Low Power DDR5X)' D램 ▲ LPDDR5X-PIM ▲ 'LLW(Low Latency Wide I/O)' D램 등을 공개했다. 온디바이스 AI는 멀리 떨어진 클라우드 서버를 거치지 않고 스마트기기 자체적으로 정보를 수집하고 연산하는 기술로 올해부터 출시되는 스마트폰에 탑재될 것으로 기대된다.

LPDDR 표준 기반 초당 8.5기가비트를 지원하는 LPDDR5X D램은 14나노미터(nm) 공정과 하이케이 메탈 게이트(High-K Metal Gate) 공정을 활용해 이전 세대 대비 전력 효율을 20% 개선했다. 또한 64기가바이트까지 대용량을 지원해 다양한 응용처별로 최적 솔루션을 제공한다.

LPDDR5X-PIM(프로세싱 인 메모리)은 메모리 병목현상 개선을 위해 데이터 연산 기능을 메모리 칩 내부에서 구현하는 PIM 기술을 LPDDR에 적용한 제품이다. LPDDR5X D램 대비 성능을 8배 높였고, 전력은 50% 절감됐다.

LLW D램은 입출력단자(I/O)를 늘려 대역폭은 높이고 지연속도는 줄인 D램으로 삼성전자 'LLW D램'은 초당 128기가바이트의 빠른 처리 속도와 28나노 초(Nano second) 이하의 지연속도 특성을 가진 온디바이스 AI 맞춤형 D램이다.

삼성전자 LLW D램 (사진=삼성전자)

삼성전자는 서버 스토리지 시장의 전력, 공간, 성능 등 3가지 영역 한계를 극복한 핵심 낸드플래시 솔루션 ▲PM9D3a ▲PBSSD(Petabyte Scale SSD) 등을 전시했다.

그 밖에 '첨단 패키지 기술도 눈에 띈다. 최근 여러 반도체를 수평으로 혹은 수직으로 연결하는 이종집적 기술에 대한 역할이 중요해지고 있다.

삼성전자 AVP(어드밴스드 패키지) 사업팀은 비욘드 무어 시대를 이끌 ▲2.5차원 패키지 I-Cube E, I-Cube S ▲3차원 패키지 X-Cube HCB(bumpless), TCB(micro bump) 기술 및 제품을 선보였다.

삼성전자는 "현재 u-Bump(micro Bump)형 X-Cube를 양산 중이며, 2026년에는 데이터 양을 더 많이 구현할 수 있는 범프리스형 X-Cube를 선보일 계획"이라며 로드맵을 밝혔다. 

이나리 기자(narilee@zdnet.co.kr)