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English AI 병목 넘는 ‘3D 메모리’ 꺼낸 삼성…”HBM도 GPU 위에 쌓는다”
실리콘밸리=박지연 특파원
AI 가속기 위 HBM 적층 ‘zHBM’ 첫 공개
HBM5보다 최대 8배 성능·전성비 3배
400단 V10 BV-낸드 업계 최초 공개
메모리·파운드리 잇는 AI 공동설계 승부수
김경륜 삼성전자 D램개발실 상무가 4일(현지시간) 미국 캘리포니아주 샌타클래라 컨벤션센터에서 개막한 세계 최대 플래시 메모리 기술 행사 ‘퓨처 오브 메모리 앤드 스토리지 2026(FMS 2026)’에서 기조연설하고 있다. 실리콘밸리=박지연 특파원
에이전틱 인공지능(AI) 시대를 맞아 데이터센터의 가장 큰 비용 제약이 그래픽처리장치(GPU)에서 ‘메모리 대역폭(Bandwidth)’으로 이동하는 가운데, 삼성전자가 기존 수평 연결의 한계를 깬 수직 적층형 고대역폭메모리(HBM) ‘zHBM’과 D램급 대역폭을 더 낮은 비용으로 구현하는 차세대 낸드 아키텍처 ‘zNAND-O(z낸드O)’를 공개하며 AI 메모리의 새 방향을 제시했다.
삼성전자는 4일(현지시간) 미국 캘리포니아주 샌타클래라 컨벤션센터에서 개막한 세계 최대 메모리·스토리지 행사 ‘퓨처 오브 메모리 앤드 스토리지(FMS) 2026’에서 “AI 시대에는 메모리와 AI 프로세서를 따로 최적화하는 것이 아니라 처음부터 함께 설계(Co-design)해야 한다”며 차세대 AI 메모리 전략을 발표했다.
FMS는 ‘메모리 업계의 CES’로 불린다. 생성형 AI를 넘어 에이전틱 AI 시대로 접어들면서 AI 인프라 경쟁의 초점이 GPU 확보에서 데이터를 얼마나 빠르게 공급하느냐로 이동하면서, 올해 행사에서도 차세대 HBM과 고성능 낸드가 최대 화두로 떠올랐다.
삼성전자는 이번 행사에서 메모리와 AI 가속기를 하나의 시스템으로 설계하는 ‘3D 메모리’ 비전을 전면에 내세웠다. 기존처럼 AI 가속기와 메모리를 나란히 연결하는 방식으로는 갈수록 커지는 AI 모델의 연산량과 데이터 처리량을 감당하기 어렵다는 판단에서다.
“HBM도 3D 시대”…AI 칩 위에 메모리 쌓는다
삼성전자 V10 BV-NAND 제품. 삼성전자 제공
삼성전자는 차세대 HBM 전략으로 zHBM과 HBM5 로드맵을 공개했다. 이날 기조발표에 나선 김경륜 삼성전자 D램개발실 상무는 “AI의 발전은 메모리와 프로세서가 얼마나 긴밀하게 통합되느냐에 달려 있다”며 “삼성전자는 고객과의 공동 설계를 통해 AI 시스템 전체를 최적화하는 방향으로 메모리 혁신을 이어갈 것”이라고 말했다.
zHBM은 AI 가속기(xPU) 옆에 HBM을 배치하던 기존 구조에서 벗어나 AI 가속기 위에 메모리를 직접 수직 적층하는 차세대 아키텍처다. 가로·세로(X·Y축) 중심의 2차원 배치에서 높이(Z축)를 활용하는 3차원 구조로 확장했다는 의미에서 이름 앞에 ‘z’를 붙였다.
AI 가속기와 메모리 사이 데이터 이동 거리를 크게 줄여 병목 현상을 최소화하는 것이 핵심이다. 삼성전자에 따르면 zHBM은 HBM5 대비 최대 8배 높은 성능을 구현할 수 있으며 전력 대비 성능은 최대 3배 향상된다. 열 저항도 절반 이상 낮춰 고성능 AI 시스템에서 중요한 발열 문제까지 개선했다. 또 메모리와 AI 가속기 사이 인터페이스 계층에 고객 맞춤형 설계 블록(IP)을 추가할 수 있어 메모리 용량 확대나 AI 가속기 성능 강화 등 고객 요구에 맞는 시스템 구현도 가능하다.
삼성전자는 이와 함께 2나노미터(nm) 베이스 다이와 차세대 열 관리 기술인 ‘HPB(Heat Path Block)’를 적용한 HBM5 로드맵도 공개했다. HBM4E보다 성능을 두 배 높이고 열 저항은 20% 줄이는 것이 목표다.
“AI 시대 낸드 경쟁력은 대역폭”…400단 V낸드도 첫 공개
삼성전자가 청사진을 공개한 차세대 3D 메모리 zHBM. 삼성전자 제공
낸드 분야에서도 삼성전자는 AI 시대 핵심 경쟁력을 ‘대역폭’으로 제시했다.
삼성전자는 이날 웨이퍼 본딩 기술을 적용해 400단 이상을 쌓은 차세대 ‘V10 BV-낸드’를 업계 최초로 공개했다. 셀과 회로를 각각 만든 뒤 수직으로 접합하는 방식으로 이전 세대보다 집적도를 약 58% 높였으며, 읽기·쓰기 성능과 입출력(I/O) 속도도 개선했다.
함께 공개한 z낸드O는 D램의 용량 한계와 기존 낸드의 낮은 대역폭을 동시에 보완하기 위한 차세대 솔루션이다. 여러 개의 낸드를 3차원으로 연결해 고용량과 높은 대역폭, 빠른 응답 속도를 동시에 구현했으며, 온디바이스 AI와 AI 서버처럼 실시간 데이터 처리가 중요한 환경에 최적화됐다고 회사는 설명했다.
시장조사업체 카운터포인트리서치는 AI 투자 확대에 힘입어 기업용 SSD를 포함한 낸드 시장 매출 비중이 올해 1분기 43%에서 연말에는 60% 이상으로 확대될 것으로 전망했다.
삼성전자는 메모리 기술과 함께 메모리, 파운드리, 첨단 패키징을 아우르는 ‘원스톱 AI 반도체’ 전략도 강조했다. AI 반도체 경쟁이 개별 칩 성능을 넘어 시스템 전체를 얼마나 효율적으로 구현하느냐의 경쟁으로 옮겨가는 만큼, 제품 설계부터 양산까지 통합 지원하는 공동 설계(Co-design) 역량으로 차세대 AI 시장을 공략한다는 구상이다.
- 실리콘밸리=박지연 특파원jyp@hankookilbo.com
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