D램 겨울 이길 'LPDDR5'…삼성·SK 'R&D' 승부수(종합)

저전력 D램 시장 공략
후발주자들과 격차 벌려
삼성, 8.5Gbps 구현…업계 최고 동작 속도
SK, 고객사에 신제품 공급 예정

[아시아경제 한예주 기자] 삼성전자 와 SK하이닉스 가 차세대 D램 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 메모리 반도체 시장 한파에 저가 공급 경쟁보다 고부가가치 제품을 앞세워 신제품 대중화에 나서겠다는 전략이다. 특히, 모바일 D램 ‘LPDDR5(저전력 더블 데이터 레이트 5)’에 주목해 후발 주자들과의 격차를 벌리는 중이다.

19일 업계에 따르면 삼성전자는 지난해 11월 업계 최초로 개발한 최신 저전력 D램 LPDDR5X를 업계 최고 동작 속도로 또다시 경신했다. 퀄컴 최신 플랫폼에서 EUV(극자외선) 기술이 적용된 14나노 기반 LPDDR5X D램 8GB 패키지의 동작 속도를 검증해 8.5Gbps를 구현한 것. 앞서 지난 3월 퀄컴과 협력해 7.5Gbps의 속도를 검증한 지 5개월 만에 최고 기록을 또 갈아치웠다. 이전 세대 제품인 ‘LPDDR5’의 6.4Gbps와 비교하면 속도가 1.3배 빠르다. 그러면서도 비전력을 약 20% 줄였다.

D램 업계 2위인 SK하이닉스도 LPDDR5X D램 개발을 마치고 신제품을 고객사에게 공급할 예정이다. 해당 제품은 이전 기술 대비 속도가 30% 빨라지고, 전력소모는 25% 감소할 것으로 보인다. LPDDR5는 하반기 중 주요 신제품 플래그십 모델에 채용, 상반기 대비 비중이 크게 늘어날 것으로 전망된다.

삼성전자와 SK하이닉스는 차세대 D램 규격인 DDR5에 대한 투자를 아끼지 않으며 글로벌 주도권을 이어가겠다는 전략이다.

삼성전자와 SK하이닉스의 지난해 주요 연구개발(R&D) 성과만 살펴봐도 DDR5와 관련된 연구가 다수 포함돼 있다. 삼성전자의 경우 모바일용 LPDDR5X D램과 HKMG공정이 적용된 서버용 고용량 DDR5 메모리를 업계 최초로 개발했다. 여기에 14나노 DDR5 D램 양산을 위해 극자외선(EUV) 공정에도 투자했다. SK하이닉스는 모바일 시장에서 고용량 대응 및 수익성 개선을 위해 기존 LPDDR5 8Gb에서 16Gb로의 전환을 위한 투자를 단행했다. SK하이닉스는 2020년에도 세계 최초로 서버용 DDR5 16Gb 제품을 개발한 바 있다.

업계에서는 저전력 D램 시장이 갈수록 커질 것으로 보고 있다. 시장조사기관 옴디아에 따르면 올해 상반기 저전력 D램 매출은 161억3300만달러로, 전년 같은 기간 135억9600만달러 대비 18.7% 성장했다. 옴디아는 전체 D램 시장에서 DDR5 출하량 비중은 올해 4.7%, 내년 20.1%로 늘어나 2025년에는 40.5%를 차지할 것이라고 내다봤다. 지난 2분기 기준 삼성전자의 저전력 D램 시장 점유율은 57.7%다. 그 뒤를 SK하이닉스(23.86%), 마이크론(16.17%) 등이 차지하고 있다.

DDR5 D램은 수익성에서도 이점이 있다. DDR4 생산 역량이 DDR5로 집중되면 기존 DDR4 D램 공급이 줄어 가격 하락을 방어할 수 있다. 또 칩 내부에 오류정정회로(ECC)가 내장돼 안정성이 높아진 대신 칩 크기가 15~20% 커진다. 칩 크기가 커지면 웨이퍼 한 장당 칩 생산량이 떨어진다. 생산량이 떨어지면 수요 대비 공급이 부족해 가격 방어에 더욱 유리하다.

특히, LPDDR D램은 저전력, 고성능의 강점을 갖추며 모바일 시장을 넘어 서버, 고성능 컴퓨팅(HPC), 전장(자동차 전자장비) 등 다양한 분야로 성장하고 있다. 데이터센터 등 서버 시장에서도 LPDDR D램을 채용하면 데이터 처리에 드는 전력과 에너지를 절감할 수 있다. 향후 인공지능(AI), 메타버스 등으로 시장이 더욱 확대될 것이란 기대다. IT 기업들은 기후위기와 관련해 에너지 사용 절감 방안을 고민 중에 있으며 전력 사용을 줄일 수 있는 LPDDR D램이 대안으로 꼽히기도 한다.

다만, DDR5 D램 가격 하락이 빠르게 이뤄지는 점은 여전한 변수로 작용할 전망이다. 대만 매체인 디지타임스 아시아는 최근 보고서에서 DDR5 D램 가격이 올해 상당 범위 하락할 수 있다고 봤다. 트렌드포스에 따르면 3, 4분기에 DDR4 대비 DDR5 D램 하락세는 더 뚜렷할 수 있다.

한편, 삼성전자는 차세대 저전력 D램의 신시장 개척을 위해 다양한 기업들과 협력하고, 생태계를 더욱 확장해 나갈 계획이다. 이르면 올해 안에 저전력 D램 신제품을 상용화할 것으로 예상된다.

한예주 기자 dpwngks@asiae.co.kr