삼성전자, FMS 2026에서 차세대 3D 메모리 zHBM 최초 공개
삼성전자가 세계 최대 규모의 메모리 학회인 플래시 메모리 서밋(FMS) 2026에서 AI 반도체 위에 메모리를 수직으로 쌓는 차세대 3D 메모리 기술인 zHBM과 400단 이상의 zNAND-O를 업계 최초로 공개했다. 이 혁신적인 기술은 AI 반도체와 메모리 사이의 데이터 이동 거리를 획기적으로 줄여, 메모리 병목 현상이라는 오랜 과제를 해결하는 돌파구로 평가받고 있다.
zHBM은 기존 HBM이 수평으로 배치된 메모리 칩들을 수직으로 적층하는 방식에서 한 걸음 더 나아가, AI 반도체의 직접적인 상부에 메모리를 3D 구조로 적층하는 기술이다. 이를 통해 데이터가 이동해야 하는 물리적 거리가 최소화되어, 처리 속도는 최대 8배까지 향상되고 전력 소모는 기존 대비 3분의 1 수준으로 줄어든다.
메모리 병목 현상의 해결…온디바이스 AI 최적화
최근 AI 모델의 크기가 기하급수적으로 커지면서, AI 반도체의 연산 능력과 메모리가 데이터를 주고받는 속도가 전체 시스템 성능을 좌우하는 핵심 요소가 되었다. 이른바 메모리 병목 현상이다. 아무리 연산을 빠르게 수행해도 메모리에서 데이터를 가져오는 속도가 따라가지 못하면 AI 반도체의 성능을 온전히 활용할 수 없다.
삼성전자의 zHBM은 이 문제를 구조적으로 해결한다. AI 반도체 바로 위에 메모리를 쌓음으로써 데이터 이동 거리를 종전의 수십분의 1로 줄였다. 이는 마치 책상 위에 자주 참고하는 책을 모두 올려놓는 것과 같아서, 필요한 정보를 서재까지 가서 가져올 필요 없이 즉시 확인할 수 있는 것과 같은 원리다.
특히 온디바이스 AI 시대에 이 기술의 가치는 더욱 빛난다. 스마트폰이나 태블릿 같은 모바일 기기에서도 고성능 AI 모델을 구동해야 하는데, 배터리 소모를 최소화하면서도 빠른 처리 속도를 보장해야 하기 때문이다. zHBM은 전력 효율을 3배 향상시킴으로써 모바일 기기에서도 데스크톱급 AI 처리가 가능하게 만든다.
400단 zNAND-O…메모리 적층의 새로운 한계
삼성전자는 zHBM과 함께 400단 이상의 초고적층 zNAND-O 기술도 공개했다. 이는 기존 낸드플래시 메모리의 적층 한계를 뛰어넘는 것으로, 단일 칩 안에 더 많은 데이터를 저장할 수 있게 해준다. 400단이라는 숫자는 종전 기술 대비 저장 밀도를 비약적으로 높일 수 있음을 의미한다.
zNAND-O는 고성능 SSD에 탑재되는 차세대 낸드 기술로, AI 데이터센터의 스토리지 요구량이 폭발적으로 증가하는 상황에서 적시에 등장한 기술이다. AI 모델 학습과 추론에 필요한 방대한 데이터를 빠르게 읽고 쓸 수 있어, 데이터센터 전체의 처리 효율을 크게 높일 수 있다.
AI 메모리 시장의 지형 변화
삼성전자의 이번 발표는 AI 메모리 시장의 경쟁 구도에 큰 변화를 예고한다. 그동안 HBM 시장에서 경쟁사들에 밀려 고전했던 삼성전자가, 수직 적층이라는 전혀 새로운 접근으로 판도를 뒤집을 수 있기 때문이다. zHBM이 상용화되면 기존 HBM의 아키텍처와는 근본적으로 다른 접근이 필요해, 업계 전체의 기술 방향성에 영향을 미칠 것이다.
다만 zHBM과 zNAND-O가 실제 상용 제품에 탑재되기까지는 난제도 있다. 수직 적층에 따른 열 관리 문제와 제조 공정의 복잡성 해결이 필수적이다. 삼성전자가 언제 이 기술을 양산에 적용할지, 그리고 경쟁사들이 어떻게 대응할지 주목된다.
출처: MIT Technology Review Korea
자주 묻는 질문
Q1. zHBM은 기존 HBM과 무엇이 다른가요?
기존 HBM은 메모리 칩을 수평으로 나란히 배치하는 반면, zHBM은 AI 반도체 바로 위에 메모리를 수직으로 쌓는 3D 구조입니다. 이로 인해 데이터 이동 거리가 획기적으로 줄어들어 성능은 최대 8배, 전력 효율은 3배 향상됩니다.
Q2. 메모리 병목 현상이란 무엇인가요?
AI 반도체의 연산 속도가 메모리에서 데이터를 가져오는 속도보다 빠르기 때문에 발생하는 문제입니다. 메모리가 데이터를 제때 공급하지 못하면 AI 반도체가 성능을 충분히 발휘하지 못합니다. zHBM은 이 거리를 줄여 병목을 해결합니다.
Q3. zNAND-O 400단의 의미는 무엇인가요?
낸드플래시 메모리를 400단 이상으로 수직 적층하는 기술입니다. 단일 칩당 저장 용량이 크게 늘어나며, AI 데이터센터의 폭발적인 데이터 저장 수요에 대응할 수 있습니다.
Q4. 일반 소비자에게도 이 기술이 혜택이 되나요?
네, 특히 온디바이스 AI 분야에서 혜택이 큽니다. 전력 효율이 3배 향상되므로 스마트폰이나 모바일 기기에서도 고성능 AI 처리가 가능해져 배터리 소모를 줄이면서 더 빠른 AI 서비스를 이용할 수 있습니다.
Q5. zHBM 상용화는 언제 가능할까요?
삼성전자가 구체적인 양산 시기를 공개하지는 않았습니다. 열 관리와 제조 공정의 복잡성 등 해결해야 할 기술적 과제가 남아 있어, 업계에서는 수년 내 상용화가 가능할 것으로 보고 있습니다.