삼성, AI폰 초격차 이끌 '신무기 낸드' 개발

AI폰에 최적화…세계 첫 낸드 UFS 5.0 내놔
AI폰 글로벌 판매 10억대 눈앞
성능 끌어올릴 특화 낸드 경쟁
기존보다 성능 2배 좋아지고
전력 효율도 40% 이상 개선
올 4분기부터 본격 양산 전망

삼성전자가 온디바이스 인공지능(AI) 시대를 겨냥한 차세대 모바일 저장장치 개발에서 또다시 '세계 최초' 타이틀을 확보했다. 앞서 6세대 고대역폭메모리(HBM4)를 SK하이닉스보다 먼저 양산·출하하며 AI 메모리 주도권 회복에 나선 데 이어 AI폰 성능을 좌우할 낸드 기반 저장 장치에서도 추격자를 넘어 초기 주도권을 잡을 수 있을지 관심이 쏠린다.

23일 업계에 따르면 삼성전자는 업계 최초로 온디바이스 AI에 최적화한 유니버설 플래시 스토리지(UFS) 5.0 메모리 솔루션을 개발했다. UFS는 스마트폰과 웨어러블, 확장현실(XR) 기기 등에 들어가는 내장형 플래시 저장 장치다.

기존에는 사진, 영상, 애플리케이션 데이터 등을 저장하는 역할 중심이었지만 생성형 AI가 기기 안에서 직접 작동하는 온디바이스 AI로 확산하면서 AI 연산을 뒷받침하는 핵심 부품으로 부상하고 있다.

생성형 AI 기능이 탑재된 이른바 AI폰은 스마트폰 시장의 표준이 되고 있다. 시장조사기관 카운터포인트리서치에 따르면 AI폰의 전 세계 누적 출하량은 2023년 말 출시 이후 2년도 채 안 된 지난해 3분기에 5억대를 돌파했다. 트렌드포스는 올해 중으로 판매 10억대를 돌파할 것으로 예상한다.

에지 AI 웨어러블도 커지는 시장이다. 카운터포인트리서치는 웨어러블 시장이 지난해부터 2032년까지 누적 1조달러(약 1535조원) 규모의 매출 기회를 형성할 것으로 내다봤다. 에지 AI 기반 웨어러블이 전체 시장 가치의 약 75%를 차지하면서 AI가 탑재된 스마트워치, 이어폰, 스마트안경 등이 성장을 주도할 것으로 전망했다.

애플의 아이폰에 구글 제미나이 기반의 시리가 탑재되고 삼성전자도 구글과 함께 AI폰을 강화하면 UFS 5.0과 같은 온디바이스 AI 특화 메모리 솔루션이 각광을 받을 것으로 예상된다.

이번 제품은 반도체 표준화 기구 JEDEC의 최신 내장 메모리 규격인 UFS 5.0 인터페이스를 적용했다. 특히 삼성전자의 첨단 9세대 V낸드(V9)를 기반으로 개발돼 순차 읽기 속도 10.8GB/s, 순차 쓰기 속도 9.5GB/s를 지원한다. 기존 UFS 4.1과 비교하면 데이터 처리 성능이 2배 이상 높아진 셈으로 이는 대용량 AI 모델과 멀티모달 데이터, 고화질 영상 등을 스마트폰 내부에서 빠르게 불러오고 저장해야 하는 AI폰 환경에 맞춘 성능이다.

삼성전자는 사용하지 않는 회로의 동작 신호를 차단하는 클록 게이팅과 회로별 최적 전압을 적용하는 멀티 전압 기술을 새 제품에 적용해 전력 효율을 크게 개선했다. 같은 양의 데이터를 전송할 때 필요한 전력을 줄여 배터리 사용 시간을 늘리고 발열 부담을 낮춰 UFS 4.1 대비 전력 효율을 40% 이상 끌어올렸다는 설명이다.

UFS 5.0 패키지에서 삼성전자는 가로 7.5㎜, 세로 13㎜, 높이 0.9㎜ 크기를 구현했다. 이는 전작보다 16.7% 작아진 패키지로 모바일 기기 내부 공간 활용도를 높이기 위함이다. 최대 1TB 용량으로 올해 4분기부터 UFS 5.0 양산을 시작해 플래그십 스마트폰은 물론 XR 헤드셋, AI 웨어러블 등 차세대 기기 시장으로 공급처를 넓히겠다는 전략이다.

온디바이스 AI 확산은 메모리 업계의 경쟁 구도를 바꾸고 있다. AI 연산은 중앙처리장치(CPU)나 신경망처리장치(NPU)만으로 완성되지 않는다. 기기 내부에서 데이터를 얼마나 빨리 읽고 쓰는지, 전력을 얼마나 적게 쓰는지가 사용자 경험을 좌우하는 만큼 통역·요약·이미지 생성·음성 인식 등 AI 기능이 스마트폰 안에서 실시간으로 작동하려면 고성능 저장 장치가 필수다.

최장석 삼성전자 메모리사업부 상품기획팀장(상무)은 "삼성전자는 업계 최초 UFS 5.0 개발을 통해 차세대 모바일 스토리지의 새 기준을 제시하고 AI 모바일 혁신을 주도해나갈 것"이라고 밝혔다.

온디바이스 AI : AI 연산을 클라우드가 아닌 기기 내부에서 직접 처리하는 기술.

유니버설 플래시 스토리지(UFS) : 스마트폰이나 차량 등에 쓰이는 고속 낸드플래시 저장 장치.

[박민기 기자 / 이덕주 기자]