마이크론, 업계 최초 10나노급 6세대 DDR5 양산
인텔·AMD 등 고객사에 샘플 공급…검증 작업 돌입
K-반도체, 마이크론에 차세대 메모리 시장 뺏길 판
SK, 1c 공정 D램 상용화 초읽기…올 하반기 양산
‘D램 1등’ 삼성, 1c 공정 DDR5 개발 꼴찌 ‘불명예’

미국 마이크론테크놀로지 산호세사옥. <사진=마이크론테크놀로지>

글로벌 메모리 반도체 3위 업체인 미국 마이크론테크놀로지(마이크론)가 차세대 메모리인 10나노급 6세대 D램 시제품을 출시했다. D램 시장의 양강구도를 형성해온 삼성, SK하이닉스를 기술적으로 능가하는 제품이라는 점에서, 비메모리 시장의 판도변화까지 예고되고 있다.

27일 반도체 업계에 따르면, 마이크론은 차세대 CPU(중앙처리장치)용으로 설계된 1γ(감마) 공정 기반의 DDR5 샘플을 인텔, AMD 등 주력 고객사에 공급했다고 밝혔다. 1γ 공정은 10나노급 6세대 D램을 뜻하는 마이크론의 표기 방식으로, 반도체 업계에선 통상 1c 공정을 의미한다.

D램은 미세 회로 선폭에 따라 세대를 구분한다. 10나노급 D램부터는 세대별로 알파벳 기호를 붙여 1x(1세대), 1y(2세대), 1z(3세대), 1a(4세대), 1b(5세대), 1c(6세대)로 구분하고 있다.

마이크론의 1γ 공정 기반 16Gb DDR5는 초당 최대 9200MT의 데이터 처리 속도를 구현한다. 또 이전 세대보다 속도는 최대 15% 빠르고, 전력 소모량은 20% 이상 줄인 것이 특징이다.

이와 관련해 마이크론 관계자는 “1γ 공정 기반 D램은 AI(인공지능)를 위한 고성능, 에너지 효율적인 메모리 솔루션에 대한 어마어마한 수요를 충족할 것이다”며 “데이터센터, 클라우드, AI PC, 스마트폰, 엣지 AI 기기 등에서 미래 컴퓨팅 플랫폼을 구동할 수 있는 혁신을 제공할 것이다”고 자신했다.

마이크론 10나노급 미세 공정 기반 D램 기술 리더십. <사진=마이크론>

특히 마이크론은 이번 10나노급 6세대 D램 출하에 대해 “업계 최초다”고 강조했다. 샘플 단계이긴 하지만 차세대 D램을 공급한 건 삼성전자나 SK하이닉스를 앞서는 것이다.

수미트 사다나 마이크론 CBO(최고사업책임자)는 “마이크론은 세계에서 가장 진보된 메모리 기술로 업계를 선도하기 시작했다”며 “1γ 공정 기반 D램은 타의 추종을 불허하는 전력 효율성과 놀라운 성능을 갖춘 획기적인 업적이다”고 자평했다.

마이크론이 삼성·SK에 앞서 1γ 공정 기반 DDR5 샘플을 출하할 수 있었던 것은 차세대 D램 양산에 EUV(극자외선) 노광 장비를 처음으로 도입했기 때문이다. EUV 장비는 미세 회로 선폭을 형성하는 데 있어 절대적으로 필요한 장비다.

D램에 미세 공정을 적용해 선폭을 줄이면 고성능을 구현하면서도 소비 전력을 줄일 수 있다. 이에 DUV(심자외선) 노광 장비보다 초미세 공정 기반의 D램을 생산할 수 있는 EUV 장비를 활용하는 것이 차세대 메모리 양산에 훨씬 유리하다.

스캇 디보어 마이크론 CTO(최고기술책임자)는 “마이크론의 독점적인 D램 기술 전문성에 EUV 리소그래피가 결합되면서 AI 생태계를 발전시킬 최첨단 1γ 공정 기반 차세대 메모리 제품이 탄생했다”고 강조했다.

이번에 마이크론의 10나노급 6세대 D램 샘플을 공급 받은 인텔과 AMD는 해당 샘플을 자사 CPU와 연결해 호환성·성능 등을 테스트하고, 결과가 만족스러울 경우, 곧 바로 대량 양산을 요청할 전망이다.

마이크론의 차세대 메모리에 대한 주요 고객사의 반응은 매우 긍정적이다. 아밋 고엘 AMD 서버플랫폼솔루션 엔지니어링부문 부사장은 “우리는 마이크론이 1γ 공정 기반 D램에서 진전을 이루는 것이 참 기쁘다”며 “이미 마이크론 샘플에 대한 검증 작업에 돌입했다”고 전했다.

인텔 메모리 및 IO기술 부사장인 디미트리오스 지아카스 박사는 “마이크론의 1γ 공정 기반 DDR는 인텔 서버와 AI PC에 견고한 전력 및 밀도 개선을 제공할 것이다”며 “마이크론의 D램 기술 혁신을 보게 돼 기쁘고, 이를 기반으로 서버 시스템 성능과 PC 배터리 수명을 증강하길 기대한다”고 평했다.

10나노급 6세대 미세 공정이 적용된 SK하이닉스 16Gb DDR5 D램. <사진=SK하이닉스>

글로벌 메모리 반도체 막내인 마이크론이 K-반도체를 앞질러 차세대 D램을 양산하고, 주요 고객사와 제품 검증 절차에 돌입하면서 그간 기술 초격차를 통해 세계 시장을 이끌어 온 삼성전자와 SK하이닉스의 입지가 위태로운 것 아니냐는 지적이 나오고 있다.

따라서, K-반도체 진영도 10나노급 6세대 D램 상용화를 서둘러야 한다는 목소리가 높아지고 있다.

현재 삼성·SK 모두 차세대 메모리 개발·양산에 적극 나서고 있다. 이 중 SK하이닉스가 10나노급 6세대 D램 상용화에 가장 근접해 있다.

지난해 8월 SK하이닉스는 1c 미세 공정을 적용한 16Gb DDR5 D램을 개발하는 데 성공했다. 이는 2023년 2분기부터 1b(10나노급 5세대) 공정 기반 D램을 양산한 데 이어 1년여 만에 이룬 성과다.

SK하이닉스 관계자는 “10나노급 D램 기술이 세대를 거듭하면서 미세 공정의 난이도가 극도로 높아졌으나, 당사는 업계 최고 성능이 입증된 1b(5세대) 기술력을 바탕으로 설계 완성도를 높여 가장 먼저 기술 한계를 돌파했다”며 “연내 1c DDR5의 양산 준비를 마치고 2025년부터 제품을 공급해 메모리 반도체 시장의 성장을 이끌어 가겠다”고 강조했다.

고성능 데이터센터에 주로 활용될 1c 공정 기반 DDR5의 동작 속도는 8Gbps로, 이전 세대 대비 11% 빨라졌다. 전력 효율은 9% 이상 개선됐다.

10나노급 6세대 D램 양산 준비를 차질 없이 진행해 온 SK는 올 하반기부터 본격적인 양산에 돌입할 것으로 점쳐진다.

SK 내부에서도 1c 공정 기반 DDR5 양산이 머지 않았다는 반응이 나온다. 지난달 차선용 SK하이닉스 미래기술연구원장 부사장은 임직원 소통 행사에서 10나노급 6세대 D램에 관해 “매스퀄이 났다”고 말한 것으로 전해졌다. 매스퀄은 양산 인증을 의미한다.

삼성전자 평택캠퍼스 반도체 생산라인. <사진=삼성전자>

SK와 달리 삼성전자는 10나노급 6세대 D램 개발에 다소 뒤처져 있다.

삼성은 1c 공정 기반 DDR5를 지난해 말 양산하는 것을 목표로 했다. 그러나 현재까지 연구개발(R&D)을 완료하지 못한 것으로 알려졌다. 업계 안팎에서는 10나노급 6세대 D램 양산 계획이 올 하반기 이후로 밀릴 수 있다는 전망마저 전해진다.

삼성전자는 연내 10나노급 6세대 D램 양산에 사활을 건 상태다. 특히 1c 공정 기반 D램을 6세대 HBM(고대역폭메모리)인 ‘HBM4’에 적용하기 위해 기존 설계보다 칩 사이즈를 키우고, 수율과 안정성을 높이는 방향으로 재설계를 진행중인 있는 것으로 나타났다.

삼성전자 관계자는 “1c 공정 기반 HBM4의 올 하반기 양산을 목표로 기존 계획대로 개발을 진행 중”이라고 전했다.

[CEO스코어데일리 / 오창영 기자 / dongl@ceoscore.co.kr]