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 반면, zHBM은 AI 가속기 상단에 HBM을 수직으로 쌓는 구조다. AI 가속기와 메모리 사이의 데이터 이동 거리를 줄여 대역폭과 전력효율을 높였다.
HBM5와 비교하면 그래픽처리장치(GPU)당 성능이 최대 8배, 전력 대비 성능이 최대 3배 높다. 열 저항도 HBM5의 절반 이하로 낮춰 적층 구조에서 발생하는 발열 문제를 줄였다.
고객별 AI 시스템에 맞춰 설계를 바꿀 수 있다는 점도 특징이다. 삼성전자는 메모리와 AI 가속기 사이에 있는 인터레이어에 맞춤형 설계자산(IP)을 추가해 메모리 용량을 확장하거나 가속기 성능을 강화할 수 있도록 했다. 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.
삼성전자는 업계 최초로 400단 이상을 수직 적층한 10세대 V낸드 'V10 BV-낸드'도 공개했다. 13년 전 같은 행사에서 세계 최초로 V낸드 기술을 발표한 데 이어 400단 이상의 초고적층 구조로 낸드 기술을 한 단계 끌어올린 것이다.
삼성전자는 V-낸드 제품군에서 매 세대 25%의 전력효율 향상을 달성해왔다. 지속적인 공정 미세화와 3D 적층 기술을 통해 에너지 효율 최적화를 추진할 예정이다.
삼성전자는 지난 6월 대만 컴퓨텍스에서 처음 공개한 HBM5 로드맵도 재확인했다. HBM5에는 2나노미터(㎚) 공정 기반 베이스 다이와 차세대 열 관리 기술인 'HPB'를 적용할 계획이다. HPB는 HBM 코어 다이 측면에 열 방출 구조를 추가하는 기술로, HBM4E를 기반으로 구현과 검증을 마쳤다.
박유민 기자 newmin@etnews.com
