[뉴스줌인] 전력은 낮추고, 성능·용량은↑↑, 삼성전자의 새로운 DDR5는?

[IT동아 남시현 기자] IT동아 편집부에는 하루에만 수십 건을 넘는 보도자료가 온다. 대부분 새로운 제품, 혹은 서비스 출시 관련 소식이다. IT동아는 이 중에 독자들에게 도움이 될 만한 것 몇 개를 추려 기사화를 한다. 다만, 기업에서 보내준 보도자료 원문에는 전문 용어, 혹은 해당 기업에서만 쓰는 독자적인 용어가 다수 포함되기 마련이다. 이런 용어에 익숙하지 않은 독자를 위해 IT동아는 보도자료를 해설하는 기획기사인 '뉴스 줌인'을 준비했다.

출처 : 삼성전자 (2021년 03월 25일)
제목 : 삼성전자, 업계 최초 HKMG 공정 적용 고용량 DDR5 메모리 개발

요약 : 삼성전자가 업계 최초로 ‘하이케이 메탈 게이트 (High-K Metal Gate, 이하 HKMG)’ 공정을 적용한 512GB DDR5 메모리 모듈을 개발했다. 이번에 개발된 DDR5 메모리는 메모리 반도체 공정의 미세화에 따른 누설 전류를 막기 위해 유전율 상수(K)가 높은 물질을 공정에 적용해 고성능과 저전력을 동시에 구현한 것이 특징이다.

HKMG가 적용된 삼성전자 DDR5 메모리 모듈은 기존 공정 대비 전력 소모가 약 13% 감소해, 데이터센터와 같이 전력효율이 중요한 응용처에서 최적의 솔루션이 될 것으로 기대된다. 또한 이번 제품에는 범용 D램 제품으로는 처음으로 8단 TSV(Through Silicon Via, 실리콘 관통 전극) 기술이 적용됐다. 삼성전자는 고용량 메모리 시장의 확대와 데이터 기반 응용처의 확산에 따라 16Gb(기가비트) 기반으로 8단 TSV 기술을 적용해 DDR5 512GB 모듈을 개발했다.

해설 : 삼성전자의 주력 사업인 ‘메모리 반도체’는 컴퓨터의 핵심 부품이자 휘발성 메모리인 D램, 그리고 비휘발성 메모리인 낸드 플래시 두 가지 반도체를 각각 의미한다. D램은 컴퓨터가 동작하면서 일시적으로 생성된 데이터를 저장하는 데 사용되며, 전원이 꺼졌을 때 데이터도 소멸하기 때문에 휘발성 메모리라고 한다. 반면 낸드 플래시는 전원이 꺼져도 데이터가 남기 때문에 비휘발성 메모리라고 지칭한다.

이번에 삼성전자가 개발한 512GB DDR5는 D램의 한 종류인 DDR5 SDRAM(double data rate fifth-generation synchronous dynamic random-access memory)의 준말로, 국제반도체표준협의기구(JEDEC)가 규정한 5세대 DDR 메모리다. DDR5 규격은 칩당 최대 용량이 DDR4보다 4배 높은 64GB며, 최대 대역폭은 초당 6,400Mbps로 DDR4의 2배다. 속도와 용량이 높아졌지만, 전력 소모는 DDR4보다 9% 적은 1.1V로 동작한다.

이번에 삼성전자가 개발한 DDR5는 16GB 기반의 8단 TSV(Through Silicon Via, 실리콘 관통 전극) 기술을 적용해 용량 한계를 512GB까지 늘리는 데 성공했다. TSV 기술은 D램 칩을 얇게 깎은 뒤 수백 개의 미세한 구멍을 뚫고, 상단 칩과 하단 칩을 수직으로 관통하는 전극을 설치하는 패키징 기술로, 메모리 칩을 적층해 대용량을 구현한다. 또한 업계 최초로 ‘하이케이 메탈 게이트(High-K Metal Gate)’ 공정을 적용했다. HKMG는 반도체의 전류를 조절하는 게이트에 실리콘 대신 산화 하프늄(HfO2)이나 산화 세라믹(ZrO2) 등의 유전율이 높은 금속을 사용하는 최신 공정이다.

이번에 삼성전자가 적용된 고용량 DDR5 메모리는 일반 사용자가 아닌 데이터 센터 및 산업용으로 우선 공급되며, 당장은 인텔의 서버용 프로세서인 제온 스케일러블 프로세서인 ‘사파이어 래피즈’와 조합될 것으로 보인다.

글 / IT동아 남시현 (sh@itdonga.com)