저전력 칩 중요성 커진다…삼성·SK, AI 메모리 전선 확대

[이데일리 김응열 김정남 기자] 삼성전자(005930)가 온디바이스 AI 기기용 메모리 리더십 확보에 나선다. 대만 주요 팹리스(반도체 설계전문) 미디어텍과 스마트폰 ‘두뇌’ 반도체인 애플리케이션 프로세서(AP)에 탑재할 메모리 호환성 테스트를 마치면서 최신 저전력 D램 공급을 눈앞에 뒀다. 고대역폭메모리(HBM) 기회를 놓친 실수를 만회하려는 삼성전자에 맞서 SK하이닉스 역시 이 시장에서 보폭을 키우면서 두 회사 간 경쟁이 치열해질 전망이다.

◇삼성전자, 미디어텍과 최고속 LPDDR 동작 검증

삼성전자는 미디어텍과 업계 최고 속도인 10.7Gbps LPDDR5X D램 동작 검증을 완료했다고 16일 밝혔다. 삼성전자는 LPDDR5X 기반 16GB 패키지 제품으로 협업했다.

(그래픽=김정훈 기자)

이번에 동작 검증을 마친 미디어텍 제품은 ‘디멘시티 9400’이다. 하반기 출시 예정인 최신 플래그십 모바일 AP다. AP는 중앙처리장치(CPU)와 그래픽처리장치(GPU), 메모리 등 여러 반도체를 한데 모은 시스템온칩(SoC)이다. 동작 검증은 AP 양산 전 내부의 각 칩이 잘 호환되고 정상 작동하는지 테스트하는 과정이다. 삼성전자는 이 테스트를 통과하면서 디멘시티 9400에 탑재할 LPDDR5X 납품에 한발 다가섰다.

삼성전자가 기존에 밝힌 양산 시점은 올해 하반기다. 다만 아직 정확한 일정은 나오지 않았다. 유창식 삼성전자 D램선행개발팀장 부사장은 이날 부산에서 열린 반도체공학회 하계학술대회에서 기자들과 만나 “일단 검증만 마친 것”이라며 “양산은 시간이 필요하다”고 했다.

◇AI폰부터 데이터센터까지 LPDDR 응용처 확장

LPDDR D램은 스마트폰이나 노트북 등에 주로 탑재되는 메모리다. 전력 효율을 높인 제품으로 배터리를 충전 후 사용하는 휴대용 기기에 주로 쓰인다.

최근에는 AI 스마트폰, AI PC 등 온디바이스 AI 시장이 열리며 중요성이 더 커지고 있다. 온디바이스 AI 기기는 인터넷 연결 없이 기기 자체에서 AI 모델에 필요한 연산을 수행하는데 높은 보안성과 빠른 속도, 낮은 전력 소모 등이 장점으로 부각되고 있다. 전력 효율이라는 온디바이스 AI 장점을 살리려면 이를 지원할 D램이 필요한 것이다.

온디바이스 AI 시장은 성장성이 크다. 시장분석업체 마켓앤마켓에 따르면 글로벌 온디바이스 AI 시장은 지난 2022년 185억달러에서 오는 2030년 1739억달러로 연평균 37% 이상 성장할 전망이다.

그중에서도 AI 스마트폰 시장은 빠르게 크고 있다. 시장조사업체 카운터포인트리서치 집계 결과, 올해 전체 스마트폰 출하량 중 AI폰 비중은 11%로 추정되는데, 2027년에는 43%까지 늘어날 것으로 예상된다. AI 스마트폰향 LPDDR D램 수요가 폭발할 것이라는 기대가 나오는 이유다.

최근 들어 데이터센터까지 수요가 발생하고 있다. 데이터센터는 전력 소모가 많은데, 이에 따른 비용 부담이 커 전력 효율을 높이려는 것이다. AI 시대가 열리며 글로벌 빅테크 기업들이 자체 데이터센터 구축에 나서고 있어, LPDDR D램은 온디바이스 AI 기기뿐 아니라 데이터센터에서 시장성이 작지 않다.

이규복 한국전자기술연구원(KETI) 연구부원장은 “데이터센터에서 대용량 데이터를 전송하려면 여전히 HBM이 필요하지만 HBM만으로 부족한 부분은 LPDDR로 보완할 수 있을 것”이라며 “데이터센터 쪽 수혜도 있겠지만 AI폰과 AI PC 등 소비자 기기 쪽에서 LPDDR 효과가 클 것”이라고 분석했다.

◇불붙는 LPDDR 전쟁…“범용 메모리는 삼성 우위”

이에 삼성전자와 SK하이닉스는 보다 성능을 높인 LPDDR 제품 개발에 힘을 쏟고 있다. 삼성전자 제품의 가장 큰 경쟁력은 속도다. 초당 10.7기가비트(Gb) 전송 속도로 현존 LPDDR 중 가장 빠르다. 온디바이스 AI는 사용자 요청에 빠르게 답을 연산해 내놓아야 하는 만큼 메모리 속도가 중요하다. 이전 세대 제품과 비교하면 동작 속도가 25% 이상 개선됐다. 소비 전력도 같은 수준으로 좋아져 LPDDR의 저전력 강점을 강화했다.

(그래픽=김정훈 기자)

SK하이닉스는 LPDDR5X 성능을 높인 LPDDR5T를 지난해 선보였다. SK하이닉스는 이 제품을 중국 스마트폰 제조사인 비보에 납품하고 있다. 이 제품은 초당 9.6Gb의 데이터를 전송할 수 있다. SK하이닉스가 지난해 11월 LPDDR5T D램의 공급 소식을 공개할 때만 해도 이 제품의 속도가 가장 빨랐지만, 삼성전자가 올해 4월 LPDDR5X 개발 소식을 알리며 반격했다.

업계에선 HBM에 밀린 삼성전자가 LPDDR 시장에서는 점유율 1위 지위를 이어갈 것으로 봤다. 그간 쌓은 기술력과 고객사들과의 협업 경험 등에서 삼성전자가 앞서고 있다는 것이다. 실제 삼성전자는 올해 1분기 모바일 D램 시장에서 54.8% 점유율로 시장을 과반 이상 차지하는 중이다. 옴디아가 관련 통계를 내놓기 시작한 2012년부터 줄곧 1위를 지키고 있다.

김양팽 산업연구원 전문연구원은 “HBM에 많은 시선이 쏠려 있지만 역시 메모리 시장은 범용 제품이 이끌고 있다”며 “범용 메모리를 비롯한 종합적인 관점에서 보면 삼성이 우세를 이어갈 것”이라고 말했다.