삼성전자, ‘전력 96%’ 줄인 낸드 기술 공개…AI 맞춤형 메모리 시대 열었다

삼성전자 반도체 연구진이 전력 사용량을 최대 96%나 줄일 수 있는 친환경 반도체 기술을 개발했다고 공개했다. 인공지능(AI) 시대를 맞아 메모리반도체 사용량이 급속도로 늘어나는 추세여서, 향후 저전력 반도체 경쟁력 확보가 '초격차'의 핵심이 될 것으로 보인다.

삼성전자는 'SAIT'(옛 삼성종합기술원)와 반도체연구소 소속 연구진 34명이 공동 저자로 참여한 '저전력 낸드플래시 메모리용 강유전체 트랜지스터' 논문이 세계적 학술지 네이처에 게재됐다고 27일 밝혔다.

이번 연구는 강유전체를 활용해 기존 대비 전력 소모를 최대 96% 절감할 수 있는 핵심 메커니즘을 세계 최초로 규명한 원천 기술이다.

기존 낸드플래시는 저장 용량을 늘리려면 읽기·쓰기 전력 소모가 함께 증가하는 한계가 있었다.

삼성전자 SAIT 연구진은 산화물 반도체의 고유 특성을 강유전체 기반 낸드플래시와 융합해 이러한 한계를 넘어설 수 있는 방법을 찾았다.

그 결과 기존 대비 셀 스트링(Cell String) 동작에서 전력 소모를 최대 96% 절감할 수 있는 가능성을 제시했다. 이를 통해 현존 최고 수준인 셀당 5비트(bit)의 고용량을 확보하며 전력 소모를 기존 대비 낮출 수 있게 됐다.

이 기술은 AI용 솔리드스테이트드라이브(SSD)가 고용량·고집적으로 발전하며 전력 효율성에 대한 중요성이 높아지는 가운데 차세대 낸드의 새로운 방향을 제시할 수 있을 것으로 기대된다.

데이터센터에서는 학습 데이터와 모델 상태 정보를 안정적으로 저장할 수 있는 고용량 SSD 수요가 증가하고 있으며, 스마트폰과 PC 등 소비자 기기 또한 온디바이스 AI 기능 강화에 따라 저장·학습·추론을 동시에 수행하는 구조로 변화하고 있다.

이러한 흐름은 낸드플래시가 AI 시대 기반 인프라로서 핵심 역할을 담당하게 될 가능성이 있다는 것을 뜻한다.

시장조사업체 옴디아에 따르면, 글로벌 낸드 시장 매출은 2024년 656억달러에서 2029년 937억달러 규모로 성장하고, 같은 기간 비트 출하량은 연평균 17.7% 증가할 전망이다.

삼성전자의 2분기 낸드플래시 매출 역시 전 분기 대비 23.8% 증가한 52억달러로 집계됐으며, 시장점유율은 32.9%를 기록중이다.

삼성전자는 9세대 V낸드 양산을 통해 초고단 적층 기술 기반을 확보하고 쿼드레벨셀(QLC) 기반 고용량 SSD 라인업을 서버·PC·모바일 등 전 응용처에 최적화하고 있다.

고용량 중심으로 재편되는 시장 흐름에 선제 대응하기 위해 AI 서버용 SSD 비중 또한 확대하고 있다. 온디바이스 AI·전장·엣지 디바이스 등 차세대 응용처에 대응하기 위한 전략적 준비도 진행중이다.

업계 관계자는 "시장 성장의 중심이 고용량 확장에 있다는 점에서 고집적 기술과 대용량 제품 포트폴리오를 보유한 삼성전자의 경쟁 우위는 더욱 강화될 것으로 예상된다"고 전했다.

이상현 기자 ishsy@dt.co.kr

삼성전자 연구진. 삼성전자 뉴스룸 제공