"차세대 메모리가 몰려온다"…메모리 '세대교체' 급물살

"AI, 고성능 메모리 교체 자극"…메모리 신르네상스
일반 D램보다 4배 비싼 'DDR5', 시장 주류 부상
HBM3E 이어 GDDR7 등 그래픽 D램도 각광
저전력 D램도 세대 교체 주역, 3D D램도 주목

[서울=뉴시스]이인준 기자 = 메모리 업계가 차세대 고성능 제품 개발에 속도를 내고 있다. 이른바 메모리 세대교체다.

메모리 업계는 2~5년 주기로 성능이 개선된 제품을 국제 표준규격으로 정하는데, 이에 따른 시장 선점 경쟁이 치열하게 벌어진다.

차세대 메모리 신제품은 기존 제품 대비 가격 프리미엄까지 더해져 반도체 업체들의 수익성 개선에 한층 힘을 실어줄 전망이다.

13일 업계에 따르면 D램은 이미 지난해부터 DDR5로 세대교체가 본격화하고 있다. DDR5는 현재 전 세계 D램 시장의 주류인 4세대(DDR4)와 비교해 데이터 용량은 4배, 처리 속도는 2배 높인 최신 제품이다.

시장조사기관 옴디아에 따르면 DDR5의 올해 1분기 출하량 기준 시장 점유율은 24%로 추정되며, 오는 2분기 27%로 늘어 DDR4(26%)를 추월한 뒤 더 격차를 벌릴 전망이다.

DDR5가 주목 받는 이유는 성능 만큼이나 높은 가격 때문이다.

업계에 따르면 서버용 256GB(기가바이트) DDR5의 경우 일반 제품 4배 정도의 가격 프리미엄을 받는다. 아직 서버 업황 침체로 수요 전망은 불확실하지만, 올 하반기부터 업황 반등 가능성이 나온다. 서버용 D램 시장에서 DDR5의 제품 비중은 오는 3분기 66%로, DDR4(34%)를 추월하며 핵심 제품이 될 전망이다.

AI 시대 '총아' HBM 상용화 속도전…GDDR7도 선점 경쟁

그래픽 D램도 세대교체가 한창이다. 그래픽 D램은 한 번에 많은 데이터를 처리하기 위해 속도와 효율을 높이는 데 중점을 둔 제품이다. AI용 메모리로 시장의 '총아'로 거듭난 HBM(고대역폭메모리)도 그래픽 D램의 일종이다.

HBM은 AI 서버 개발 열기 속에 세대교체 속도가 갈수록 빨라지고 있다. HBM2E의 경우 개발에서 양산까지 10개월이 걸렸는데, HBM3는 7개월 만에 생산을 시작했다.

지난해 하반기 개발된 차세대 HBM3E도 불과 6개월 새 양산이 임박했다. 업계는 오는 2026년 예정된 차기 제품인 HBM4의 준비에 이미 착수했다.

이와 함께 'GDDR7'도 시장 선점 경쟁의 불이 켜졌다. GDDR7은 HBM과 함께 인공지능(AI) 시대를 이끌 메모리 제품으로 꼽힌다.

최근 국제반도체표준협의기구(JEDEC)가 발표한 표준 규격에 따르면 GDDR7은 이전 세대인 GDDR6 대비 최대 2배의 메모리 대역폭을 제공한다.

이에 따라 최대 초당 192GB(기가바이트)의 데이터를 처리할 수 있다. 이처럼 대역폭이 커지면 데이터를 주고 받는 통로가 더 넓어지는 효과가 있다. 그래픽 D램은 확장현실(XR)·자율주행 등 다양한 산업군에서 널리 사용될 수 있어 앞으로 수요 증가가 기대된다.

저전력 D램도 세대교체 앞둬…내년엔 3D D램 등장도 주목

저전력 D램도 조만간 세대교체를 앞두고 있다. 현재 8세대 'LPDDR6'의 표준 규격 논의가 업계에 한창이다.

스마트폰과 태블릿 등 모바일용 제품에 주로 활용하는 'LPDDR'은 현재 7세대 제품인 'LPDDR5X'가 시장의 주력제품으로 꼽힌다.

이 제품은 전력 효율을 높여 한 번 충전으로 더 오래 쓸 수 있는 것이 강점이다. 메모리 업계에서는 세대 교체에 앞서 속도 성능을 업그레이드 한 'LPDDR5T' 제품도 출시한 상태다.

오는 3분기에 출시 예정인 8세대 제품의 표준 규격은 현존 역대 최고 속도인 초당 9.6기가비트(Gb)를 넘을 전망이다. 또 전력효율도 40% 가량 개선될 전망이다.

이밖에 3D(3차원) D램 시대도 점차 출시 가시권에 들고 있다. 현재 D램 업계 최선단 공정은 회로선폭 기준 12나노미터(㎚·10억분의 1m)급인데 앞으로 10나노 이하로 가면 물리적 한계에 봉착한다. 이에 따른 대안으로 칩을 수직으로 쌓아 집적도를 높이는 방식이 논의되고 있다.

3D D램도 범용 메모리 시장의 판도 변화를 일으킬 세대교체 주역으로 불린다.

최근 일본 도쿄공업대학(Tokyo Institute of Technology) 연구팀은 개발 중인 3D D램 적층 설계 기술을 적용하면, 3D D램은 DDR5보다 30배 높은 초당 1.6테라바이트(TB)의 대역폭을 달성할 수 있다고 밝혔다.

신소재 개발의 어려움과 물리적 한계 등 기술 난도가 높아 아직 개발에 성공한 기업은 없다. 하지만 업계에서는 2025년부터 3D D램이 등장해 2030년 이후 실제 양산이 가능해질 것으로 본다.

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