삼성전자 메모리 ‘초격차’ 전략: 6세대 10㎚ D램 양산 현황과 차세대 3D D램 개발 동향

1. 요약

• 삼성전자가 2024년 4월에 발표한 6세대 10㎚ D램 양산 계획은 메모리 시장에서의 기술적 리더십을 더욱 강화하는 중요한 전환점으로 작용하고 있습니다. 2024년 말까지 완료된 이 양산은, 5세대 D램 출시 후 단 1년 만에 이루어진 진전을 보여줍니다. 극자외선(EUV) 기술을 활용하여 생산 성능을 극대화한 이 제품은 고용량 메모리가 필수적인 AI 기기에서 중심적으로 사용될 예정입니다. 현재, 삼성전자는 45% 이상의 D램 시장 점유율을 기록하고 있으며, 이는 지속적인 생산력 증가와 기술 혁신을 기반으로 하고 있습니다.

• 현재 삼성전자는 차세대 메모리 기술, 즉 고대역폭메모리(HBM), 컴퓨트익스프레스링크(CXL), 프로세싱인메모리(PIM)의 개발에 힘쓰고 있으며, 이 기술들은 AI와 데이터 처리의 효율성을 크게 개선할 것으로 예상되고 있습니다. 특히, HBM은 성능 향상을 위한 하이브리드 본딩 기술로 주목받고 있으며, 삼성전자는 이러한 기술들을 통해 메모리 시장에서의 경쟁력을 더욱 높일 계획입니다.

• 향후 삼성전자는 수직 채널 트랜지스터(VCT) 기술을 활용한 3D D램의 상용화를 목표로 하고 있으며, 이는 용량을 세 배 이상 증가시킬 수 있는 혁신적인 디자인을 통해 고성능 처리의 필요성을 충족시킬 수 있는 잠재력을 지니고 있습니다. 이로 인해 삼성전자는 데이터센터, 스마트폰 및 자율주행차 등 다양한 고성능 응용 분야에서 새로운 시장 기회를 창출할 수 있을 것입니다.

2. 6세대 10㎚ D램 양산 현황

• 2-1. 양산 시기 및 경과

• 삼성전자는 2024년 4월, 글로벌 반도체 학회인 MEMCON 2024에서 6세대 10㎚ D램의 연내 양산을 발표하였다. 이 발표는 메모리 시장의 회복세와 관련하여 기술적 리더십을 입증하기 위한 전략의 일환으로 해석된다. 이후 삼성전자는 2024년 말까지 10㎚ D램 양산을 완료하였으며, 이로써 5세대 D램 출시로부터 단 1년만에 차세대 제품을 시장에 내놓게 되었다. 특히, 삼성전자는 극자외선(EUV) 기술을 활용하여 더 많은 회로를 정밀하게 배치함으로써 차세대 D램의 생산성을 높이는 데 성공하였고, 이는 고용량 메모리가 필요한 온디바이스 인공지능(AI) 기기에 우선 적용될 예정이다.

• 2-2. 기술적 특징

• 6세대 10㎚ D램의 핵심 기술적 특징은 극자외선(EUV) 공정을 통한 고도화된 제조 방식이다. 이 기술은 칩 면적 대비 더욱 많은 기억 소자를 정밀하게 배치할 수 있게 해주어, 전반적인 생산성을 높이고 전력 효율성을 향상시키는 데 기여한다. 또한, 하이-K 메탈게이트(HKMG) 기술을 도입하여 전하 알갱이가 새어 나가는 문제를 효율적으로 해결함으로써 제품의 신뢰성과 성능을 크게 개선하였다. 이와 같은 기술적 혁신은 고용량과 높은 속도를 요구하는 데이터 센터 및 AI 애플리케이션에 적합한 제품을 제공한다.

• 2-3. 시장 영향

• 2024년 4분기에 완료된 6세대 10㎚ D램의 양산은 삼성전자가 D램 시장에서의 절대적인 우위를 더욱 공고히 함을 의미한다. 삼성전자는 현재 D램 시장에서 45% 이상의 점유율을 보유하고 있으며, 이는 방대한 생산 능력과 고도화된 기술에 기반하고 있다. 감산 이후 재개된 생산 능력 상승은 삼성전자가 월 70만 장 수준까지 D램 생산량을 회복할 수 있게 하여 시장의 수요에 신속하게 대응할 수 있는 기반을 마련하고 있다. 이는 경쟁사에 비해 상당한 원가 절감 효과를 가져와 가격 경쟁력 또한 강화되는 결과를 초래할 것이다. 이러한 시장 내 경쟁력 덕분에 삼성전자는 지속적으로 반도체 수요의 증가에 대응할 수 있으며, 차세대 메모리 개발에 더욱 박차를 가할 예정이다.

3. 차세대 메모리 기술 개발 동향

• 3-1. HBM·CXL·PIM 개발 현황

• 삼성전자는 차세대 메모리 기술인 고대역폭메모리(HBM)와 컴퓨트익스프레스링크(CXL), 프로세싱인메모리(PIM) 기술의 개발에 주력하고 있습니다. HBM의 경우, 삼성전자는 AI와 고성능 컴퓨팅 요구사항에 부합하는 고성능 제품을 제공하기 위해 생산능력을 크게 확장하고 있으며, 특히 하이브리드 본딩 기술을 통해 16단 HBM 샘플을 개발하는 등 기술적 진전을 이루어냈습니다. 이 기술은 HBM 제품의 성능을 극대화할 수 있는 중요한 요소로, 연산 장치와 메모리 간의 병목현상을 줄이는 HBM-PIM 기술 또한 고도화되고 있습니다. CXL은 첨단 데이터 처리를 위한 메모리 혁신 기술로, 영속적 메모리를 구축하는 데 필수적인 요소로 자리 잡고 있으며, 삼성전자는 지난해에 CXL 모듈을 다수 출원하여 기술 개발에 적극적으로 나서고 있습니다. 이러한 기술들은 AI 고도화와 데이터 처리의 혁신을 도모하는 데 매우 중요하며, 삼성전자는 이를 통해 메모리 시장에서의 경쟁력을 더욱 강화할 계획입니다.

• 3-2. 3D D램 로드맵

• 삼성전자는 3차원 D램(3D D램) 개발에 박차를 가하고 있으며, 이는 인공지능(AI) 컴퓨팅과 관련하여 필수적인 메모리 기술로 자리 잡고 있습니다. 내년에는 초기 버전인 수직 채널 트랜지스터(VCT) 기술을 활용한 3D D램 제품을 공개할 계획이며, 이는 기존 D램보다 셀을 수직으로 쌓아올려 용량을 삼 배 이상 증대시키는 혁신적인 디자인을 특징으로 합니다. 이러한 발전은 기존 D램의 물리적 한계를 넘어서, 스마트폰과 같은 소형 기기뿐만 아니라 자율주행차와 같은 고성능 처리가 요구되는 분야에서도 활용될 가능성이 매우 높습니다. 삼성전자는 이 기술을 성공적으로 상용화하기 위해 투자 및 연구개발 인력을 확충하고 있으며, 새로운 반도체 공정 개발을 위한 조직도 신설하는 등 강력한 의지를 보이고 있습니다. 이러한 노력이 결실을 맺으면, 삼성전자는 3D D램 시장에서 주도권을 회복하고, 전 세계 경쟁사들과의 격차를 지속적으로 벌릴 수 있는 기회를 얻을 것입니다.

• 3-3. 기술적 우위 확보 전략

• 삼성전자의 차세대 메모리 기술 개발 전략은 단순한 기술력 확보를 넘어, 시장 주도권을 다시 잡기 위한 강력한 의지를 반영하고 있습니다. HBM과 CXL, 그리고 3D D램 분야에서의 개발은 그 자체로도 의미가 크지만, 이 모든 기술은 밀접하게 협력하여 새로운 시장 필요에 대응하는 기초가 됩니다. 특히 삼성전자는 고대역폭메모리와 3D D램 개발을 통해 AI 시대에 필요한 빠른 데이터 처리 속도를 실현하고 있습니다. 그 외에도, 지속적인 R&D 투자와 생산능력 확장을 통해 경쟁사 대비 의미 있는 기술적 우위를 확보하려고 하고 있습니다. 이러한 전략을 통해 메모리 산업에서의 시장 지배력을 더욱 강화하고 있으며, 점차 다가오는 AI, 자율주행차, IoT 등 다양한 분야에서의 수요에 부합하는 기술 공급자 역할을 강화해 나갈 것입니다.

4. 미래 전망 및 전략적 시사점

• 4-1. 시장 확대 전망

• 삼성전자는 2024년 4월에 6세대 10㎚ D램 양산을 시작함으로써 메모리 시장에서의 초격차 전략을 더욱 확고히 할 전망이다. 특히, 2025년에는 자체 기술력을 바탕으로 수직 쌓기 방식의 3D D램을 공개할 예정이며, 이는 데이터 처리 능력을 세 배 이상 증가시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 이에 따라 시장에서는 고대역폭메모리(HBM)와 컴퓨팅 익스프레스 링크(CXL), 프로세싱 인 메모리(PIM) 등 다양한 메모리 기술을 함께 활용하여 พ스페이스적으로 지속적인 시장 확대를 예상하고 있다. 이러한 목표 달성을 위해 삼성전자는 전 세계 다양한 IT 기기, 특히 스마트폰과 자율주행차와 같은 신기술을 채택할 필요가 있다. 이처럼 삼성전자가 품질과 성능뿐만 아니라, 생산성 역량을 모두 고려한 장기적인 전략을 수립함으로써 메모리 시장의 리더십을 유지할 것으로 기대된다.

• 4-2. 경쟁사 대비 우위 유지 방안

• 삼성전자는 메모리 시장에서 자사 주도권을 강화하기 위해 지속적으로 R&D에 투자하고 있다. 특히, 6세대 D램 및 3D D램 개발을 통해 기술적 우위를 확보하며, 비상장하이닉스 및 다른 경쟁사들보다 한발 앞서 나가려는 전략을 구사하고 있다. 삼성전자는 조기 양산을 통해 원가를 절감하고, 이를 통해 가격 경쟁에서 우위를 점하며 시장 점유율을 계속해서 확대할 예정이다. 또한, 생산능력을 증대시키기 위해 대규모 투자 및 혁신 기술 개발을 병행할 것이며, 이러한 요소들은 시장 내 삼성전자의 채택 비율을 극대화하는 데 기여할 것이다.

• 4-3. 향후 개발 방향

• 삼성전자는 3D D램 기술과 함께 AI 및 기타 첨단 기술을 바탕으로 한 메모리 솔루션의 개발에도 한층 더 집중할 예정이다. 특히 2025년 하반기에는 3D D램을 상용화할 계획 속에 여러 가지 연구개발이 진행 중이다. 이를 통해 데이터 처리의 속도를 극대화하고, 다양한 애플리케이션에 요구되는 높은 대역폭 요건을 충족하는 메모리 솔루션을 제공할 것이다. 또한, 이와 같은 기술적 혁신은 삼성전자의 초격차 전략이 계속해서 성공적으로 진행될 수 있는 발판이 될 것이며, آینده 지능형 시스템과 자율주행차, IoT 등 다양한 분야에서의 적용 가능성을 높이게 될 것이다.

결론

• 2024년 12월에 완료된 6세대 10㎚ D램 양산은 삼성전자가 메모리 시장에서의 초격차 전략을 더욱 확고히 함으로써 경쟁사들보다 우위를 점하는 데 기여하고 있습니다. 현재 양산이 완료된 6세대 D램은 AI와 데이터 센터의 수요를 만족시키며, 향후 2025년 하반기에는 3D D램 상용화가 이뤄질 것으로 전망됨에 따라 삼성전자의 메모리 기술이 더 확대될 것입니다.

• 향후 삼성전자가 시장에서의 점유율 확대와 기술 우위를 지속적으로 유지하기 위해서는 지속적인 연구 및 개발(R&D) 투자, 생산 능력의 증대, 그리고 글로벌 파트너십의 강화를 통해 메모리 시장에서의 경쟁력을 더욱 강화해야 할 것입니다. 이러한 노력이 결실을 맺게 된다면, 삼성전자는 향후 AI, IoT, 자율주행차 등의 다양한 분야에서 메모리 기술의 선도 기업으로 자리매김할 수 있을 것으로 기대됩니다.

• 향후 메모리 기술 혁신의 지속적인 발전과 AI를 중심으로 한 다양한 응용 분야에서의 수요는 삼성전자의 초격차 전략이 실현되는 데 결정적인 역할을 할 것입니다. 따라서, 기업들은 이러한 변화에 신속하게 적응하고 기술력을 더욱 높은 수준으로 끌어올리는 것이 필수적입니다.

용어집

• 삼성전자: 삼성전자는 대한민국의 다국적 전자 기업으로, 전 세계 메모리 반도체 시장에서 45% 이상의 점유율을 보유하고 있습니다. 2024년 4월에 6세대 10㎚ D램의 양산을 시작하여 현재는 기술적 리더십 강화를 위한 다양한 차세대 메모리 기술 개발에 힘쓰고 있습니다.

• 6세대 D램: 6세대 D램은 10나노급 기술을 기반으로 하는 최신 DRAM 제품으로, 2024년 12월 양산이 완료되었습니다. 이는 극자외선(EUV) 공정을 활용하여 생산 효율성을 극대화하고, AI 기기 및 데이터 센터의 수요를 충족시키는 고성능 메모리 기술을 제공합니다.

• 10나노급: 10나노급 공정은 반도체 제조에서 반도체 소자의 선폭이 10nm인 것을 의미합니다. 이 기술은 높은 집적도를 가능하게 하여 반도체의 성능 및 전력 효율성을 크게 향상시키는 역할을 합니다.

• 초격차 전략: 초격차 전략은 삼성전자가 경쟁사 대비 우위를 점하기 위해 기술 혁신 및 생산 역량을 극대화하는 전략입니다. 이는 6세대 D램 및 차세대 메모리 기술 개발을 통해 시장의 리더십을 지속적으로 강화하려는 목표를 가지고 있습니다.

• 3D D램: 3D D램은 메모리 셀을 수직으로 쌓아 올려 용량을 증가시키는 신기술입니다. 삼성전자는 2025년 하반기에 상용화를 목표로 하고 있으며, 이는 AI와 고성능 컴퓨팅에 필수적인 혁신적인 제품으로 평가받고 있습니다.

• HBM (고대역폭메모리): HBM은 고대역폭 전송을 가능하게 하는 메모리 기술로, 데이터 처리 속도를 향상시키는 데 주목받고 있습니다. 특히 AI와 컴퓨팅 분야에서 필요한 고성능 제품을 제공하기 위해 삼성전자는 HBM 기술 개발을 활발히 진행하고 있습니다.

• CXL (컴퓨트익스프레스링크): CXL은 CPU와 메모리 간의 고속 데이터 전송을 위해 설계된 혁신적인 프로토콜입니다. 이는 영속적인 메모리 구조를 가능하게 하여 첨단 데이터 처리의 필요성을 충족시키는 데 중요한 역할을 하고 있습니다.

• PIM (프로세싱인메모리): PIM은 메모리 소자 내에서 데이터 처리를 수행하는 기술로, 데이터 이동의 병목 현상을 줄여 효율성을 극대화하는 데 기여합니다. 삼성전자는 PIM 기술의 개발을 통해 AI와 데이터 처리의 혁신을 도모하고 있습니다.

• 양산: 양산은 새로운 제품이 시장에 출시되기 위해 대량 생산을 시작하는 과정을 의미합니다. 삼성전자는 2024년 12월 6세대 10㎚ D램의 양산을 완료하며 메모리 시장에서의 존재감을 더욱 부각시켰습니다.

• 메모리 시장: 메모리 시장은 DRAM, NAND 등 다양한 메모리 제품의 제조 및 판매가 이루어지는 산업 분야입니다. 현재 삼성전자는 D램 시장에서 45% 이상의 점유율을 보유하고 있으며, 계속해서 경쟁력을 강화하고 있습니다.

• MEMCON: MEMCON은 글로벌 반도체 학회로 반도체 관련 기술과 연구 결과를 공유하는 플랫폼입니다. 삼성전자가 6세대 D램 양산 계획을 발표한 장소로 주목받고 있습니다.

• 기술적 특징: 기술적 특징은 특정 기술이나 제품이 갖는 고유의 특성과 장점을 의미합니다. 6세대 10㎚ D램의 경우, 극자외선(EUV) 공정과 하이-K 메탈게이트(HKMG) 기술이 주요 기술적 특징으로 언급됩니다.

출처 문서

• 삼성, 연내 10나노급 6세대 D램 양산…'초격차' 이어간다 [biz-플러스]https://www.sedaily.com/NewsView/2D7S4S1YI8
• 차세대 D램 조기 양산 승부수···`원가 끌어내려 시장 잠식`https://news.zum.com/articles/89799705
• 삼성전자, 꿈의 메모리 3D D램 내년 공개… '초격차' 굳힌다http://www.seoulwire.com/news/articleView.html?idxno=603833