삼성전자가 인공지능(AI) 가속기 위에 고대역폭메모리(HBM)를 수직으로 쌓는 차세대 3차원(3D) 메모리 아키텍처를 공개했다. D램뿐 아니라 낸드플래시에도 칩을 수직 적층하는 구조를 적용해 AI 시대에 필요한 데이터 처리 성능과 전력효율을 끌어올린다는 구상이다.
삼성전자는 4일부터 6일(현지시간)까지 미국 캘리포니아주 산타클라라 컨벤션센터에서 열리는 'FMS 2026'에 참가해 차세대 3D 메모리 아키텍처인 'zHBM'과 'zNAND-O'의 목업을 업계 최초로 공개했다.
기존 HBM이 AI 가속기와 같은 평면에 나란히 배치되는 것과 달리, zHBM은 AI 가속기 상단에 HBM을 수직으로 쌓는 구조다. AI 가속기와 메모리 사이의 데이터 이동 거리를 줄여 대역폭과 전력효율을 높이고, 대규모 AI 모델의 학습과 추론에 필요한 데이터를 더욱 빠르게 처리할 수 있도록 설계됐다.
zHBM은 HBM의 차세대 제품인 HBM5와 비교하더라도 그래픽처리장치(GPU)당 성능이 최대 8배 향상되고, 전력 대비 성능도 최대 3배 개선된다. 발열 제어 측면에서도 HBM5 대비 열 저항이 절반 이상 감소됐다.
고객별 AI 시스템에 맞춰 설계를 바꿀 수 있다는 점도 특징이다. 삼성전자는 메모리와 AI 가속기 사이에 위치한 인터레이어에 맞춤형 설계자산(IP)을 추가해 메모리 용량을 확장하거나 가속기 성능을 강화할 수 있도록 했다. 향후 고객사와 협업해 AI 프로세서와 메모리 사이의 최적화를 추진하고 zHBM의 성능을 극대화할 계획이다.
삼성전자는 D램에 이어 낸드플래시에서도 3D 메모리 아키텍처를 제시했다.
현재 개발 중인 'zNAND-O'는 기존 V낸드의 수직 적층 기술에 실리콘관통전극(TSV) 기술을 결합한 차세대 고성능 낸드플래시 솔루션이다. 4단 또는 8단 반도체 칩을 수직으로 쌓아 하나의 제품으로 패키징하는 구조다.
제품명 끝의 'O'는 온디바이스 AI 환경에 최적화됐다는 의미다. 칩을 수직으로 적층해 공간 효율성을 높이는 동시에 데이터 로딩 대역폭과 응답 속도를 개선했다. 실시간으로 대규모 데이터를 처리해야 하는 온디바이스 AI 기기에서 고성능을 지원하는 데 초점을 맞췄다.
삼성전자는 이번 행사에서 업계 최초로 400단 이상을 수직 적층한 10세대 V낸드 'V10 BV-NAND'도 공개했다. 13년 전 같은 행사에서 세계 최초로 V낸드 기술을 발표한 데 이어 400단 이상의 초고적층 구조로 낸드 기술을 한 단계 끌어올렸다.
V10 BV-NAND는 400단 이상의 메모리 셀을 수직으로 쌓아 성능과 전력효율을 높인 차세대 낸드플래시 제품이다.
삼성전자는 이들 3D 메모리를 기반으로 고성능 컴퓨팅과 AI 인프라 수요 증가에 대응할 계획이다.
박유민 기자 newmin@etnews.com
