초격차의 힘… 삼성 ‘반도체 신화’는 계속된다

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세계 첫 5세대 V낸드 양산 돌입
90단이상 최고 적층기술 자랑

초고용량 30.72TB SSD 출시
풀HD 영화 5700편 분량 저장

슈퍼컴퓨터용 800GB Z-SSD
응답속도 5배 이상 최고 성능

세계 최소 크기 8Gb DDR4 등
D램 분야도 혁신제품 잇따라

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삼성전자가 반도체 불모지에 출사표를 던진 이래로 43년 만에 세계 정상에 올라섰다. 1974년 한국반도체를 인수하며 뒤늦게 뛰어들었으나 끊임없는 도전과 연구, 기술 개발로 한국을 반도체 강국으로 거듭나도록 하는 데 이바지해 온 결실이다. 삼성전자는 1983년 미국과 일본에 이어 세계 세 번째로 64K D램을 개발했고 9년 만인 1992년에 64M D램을 세계 최초로 개발하는 쾌거를 달성했다. 삼성전자는 이를 발판 삼아 독보적인 설계·미세공정 기술 경쟁력을 바탕으로 초격차 경쟁력을 유지하면서 1993년부터 올해까지 25년 연속 세계 메모리 시장 점유율 1위를 기록했으며, 지난해에는 ‘반도체 제왕’으로 군림해 온 인텔을 제치고 세계 반도체 시장 종합 1위에 올랐다.

반도체가 인공지능(AI)·사물인터넷(IoT) 등 데이터가 폭발적으로 증가하는 4차 산업혁명 시대의 핵심 주역으로 떠오르고 있다. 삼성전자는 반도체 분야에서 쌓아온 독보적인 기술 지배력과 차별화된 솔루션으로 이 같은 ‘메가 트렌드’를 주도하는 초격차(차세대) 반도체 제품 및 기술을 세계 최초로 대거 선보이고 있다.

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삼성전자는 지난 10일 세계 최초로 차세대 낸드 인터페이스를 적용해 업계 최고 속도를 구현한 ‘256Gb 5세대 V낸드’의 양산을 본격화했다.

삼성전자는 ‘5세대 V낸드’에 자체 개발한 3대 혁신 기술을 이용해 ‘3차원 CTF 셀’을 90단 이상 쌓아 세계 최고 적층기술을 상용화했으며 차세대 낸드 인터페이스 ‘Toggle DDR 4.0’을 적용해 4세대 V낸드 대비 1.4배 빠른 업계 최고의 데이터 전송 속도를 구현했다. 참고로 기존 Toggle DDR 3.0은 800Mbps를 지원하는 데 반해 이번에 세계 최초로 상용화한 4.0 버전은 1400Mbps를 지원한다.

삼성전자는 앞서 올 2월 차세대 데이터센터 구축에 활용되는 초고용량·초고성능 저장장치인 ‘30.72TB SAS SSD’를 출시했다. 단일 기기로는 최대 용량을 구현한 것이 특징이다. 삼성전자는 2006년 울트라 모바일 PC용 32GB SSD로 새로운 스토리지 시장을 창출한 이래, 10여 년 만에 약 1000배 용량의 초고용량 SSD 시장을 연 것이다.

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30.72TB SAS SSD는 2.5인치 크기에 △1TB V낸드 패키지 △초고속 전용 컨트롤러 △TSV 기술이 적용된 4GB D램 △초고용량 전용 펌웨어 기술을 탑재해 기존 제품의 2배 용량 수준인 초고화질 영화(1920×1080 해상도, 5GB 분량) 5700편 분량을 저장할 수 있다.

삼성전자는 지난해 12월 512GB eUFS 내장형 메모리를 세계 최초로 양산했다. eUFS는 모바일기기용 내장형 메모리 표준인데, 삼성전자는 2015년 1월 스마트폰용 128GB eUFS 양산으로 관련 시장을 창출한 데 이어 2016년 2월에는 ‘256GB eUFS’를 출시했다. 512GB eUFS는 130편을 연속 녹화할 수 있는 용량으로 내장 메모리 중 최대 용량이면서 최고 수준의 성능을 구현했다.

삼성전자가 올 1월 세계 최초로 출시한 슈퍼컴퓨터용 ‘800GB Z-SSD’는 기존 고성능 NVMe SSD보다 응답 속도가 5배 이상 빠른 세계 최고 성능을 구현하면서 3차원 V낸드 플래시 기술의 새로운 프리미엄 시장을 열었다. 삼성전자는 이 제품으로 AI, 빅데이터, IoT와 같은 차세대 시장에서 캐시 데이터, 로그 데이터의 초고속 처리 및 분석에 최적화한 솔루션을 제공하게 됐다.

D램 분야 역시 삼성전자의 세계 최초 기록이 쏟아지고 있는 분야다. 삼성전자는 PC용 D램부터 서버, 모바일, 그래픽, 슈퍼컴퓨터 등 광범위한 D램 활용처에서 신기술을 적용한 혁신적인 제품을 속속 선보이고 있다.

삼성전자가 지난해 12월 세계 최초로 공급을 시작한 2세대 10나노(1y)급 공정기반의 세계 최소 칩 사이즈 ‘8Gb DDR4 D램’은 10나노급 1세대(1x) 공정 대비 생산성은 30%, 속도는 10%를 높이고 소비전력은 15% 낮춘 제품이다.

삼성전자는 ‘초고속·초절전 설계·셀 데이터 센싱시스템 2세대 에어 갭’ 등 3대 혁신 공정 기술로 역대 최고 수준의 개발 난제를 극복했으며 차세대 빅데이터 분석, AI 시장에 최적화된 고성능 D램 솔루션을 제공할 수 있게 됐다. 참고로 1나노는 10억 분의 1m를 뜻한다. 삼성전자는 여세를 몰아 지난 26일에는 2세대 10나노급 공정 기술을 적용한 16Gb 모바일 D램(저전력 DDR4X 기종) 양산을 시작하는 등 앞으로 관련 제품군 양산 비중을 70% 이상으로 확대한다는 전략이다.

삼성전자가 올 1월 선보인 고대역폭 메모리(HBM 2)는 데이터 전송량을 확장한 기술을 적용해 기존의 금선을 이용한 D램 패키지에 비해 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 제품이다. 특히 삼성전자가 양산하는 세계 최대 전송량의 ‘2세대 8GB HBM2 D램 Aquabolt’는 초고화질 영화 61편 분량(307GB의 데이터)을 1초 만에 처리할 수 있는 성능을 갖췄다. 최신 AI 서비스용 슈퍼컴퓨터, 네트워크, 그래픽카드 등의 초고성능 시장에 최적화돼 있다.

삼성전자가 같은 달 선보인 ‘GDDR6 그래픽 D램’은 세계 최고 속도인 18Gbps 속도를 구현하는 차세대 그래픽용 D램 제품으로 2014년 12월 세계 최초로 개발한 GDDR5 D램보다 2배 빠른 속도를 지원한다.