차세대 D램 DDR5가 이전 세대인 DDR4와 비교해 큰 폭으로 가격 상승을 겪을 것이라는 전망이 쏟아지는 가운데, 업계 내에서는 세계 메모리반도체 시장을 주름잡는 삼성전자와 SK하이닉스의 DDR5 본격 상용화 소식에 촉각을 곤두세우고 있다.

2일 업계에 따르면 삼성전자·SK하이닉스 양사는 이미 DDR5 D램 제품을 개발 및 출시한 바 있으며, 상용화 시기를 정하기에 앞서 DDR5의 플랫폼을 지원할 인텔의 12세대 코어 프로세서인 ‘엘더레이크’의 정식 출시일, 코로나19 변수와 같은 상황을 고려하며 나름의 전략을 세우고 있는 것으로 전해졌다.

한 반도체업계 관계자는 녹색경제신문에 “삼성전자와 SK하이닉스 모두 자사에서 개발한 DDR5 제품을 공개는 하고 있지만, 아직 실제 공급까지는 이어지지 않은 상황으로 알고 있다”라며, “반도체 부품 및 완제품과 관련해 업체 간 관계가 서로 얽고 얽힌 상황에서, DDR5의 경우에도 기본적으로 한쪽 수요가 어느 정도 나와야 활용이 가능하므로 업계들이 출시 시기를 비슷하게 가져가려는 경향이 있다”라고 설명했다.

또 다른 업계 관계자도 “고객사들의 DDR5 채용 폭이 커져야 수요층을 확보할 수 있기 때문에 DDR5를 양산하는 업체들은 이러한 상황을 종합적으로 고려해 제품 양산을 본격적으로 시작할 수 있을 것”이라고 녹색경제신문에 말했다.

삼성전자·SK하이닉스, 나란히 DDR5 개발 마치고 정식 출시 대기 중

삼성은 올 3월 하이케이 메탈 게이트(HKMG) 공정을 적용한 업계 최대 용량의 512GB DDR5 메모리 모듈을 개발하는 데 성공했다.

HKMG 공정은 반도체 공정의 미세화에 따른 누설 전류를 막기 위해 외부 전기장에 따른 변동률을 최소한으로 줄일 수 있는 물질을 사용한 기술로, 업체에 따르면 해당 제품은 기존 DDR4와 대비해 2배 이상의 성능을 갖추고 있으며, 전력 소모 역시 기존 공정보다 약 13% 감소하는 효과를 보여줬다.

특히, D램 제품으로는 최초로 8단 실리콘 관통 전극(TSV) 기술이 적용됐다는 점에서 큰 주목을 받았다. 삼성은 그간 DDR4 메모리(64GB~25GB)에 4단 TSV 공정을 적용해왔는데, 이보다 적층률을 높인 8단에 진입하면서 집적도를 높인 것이다.

이렇게 한 층 더 강화된 삼성의 DDR5 메모리 모듈은 고용량 메모리 시장의 확대와 데이터 기반 응용처의 확산에 대응할 만한 기술로 평가된다.

삼성전자 관계자는 “HKMG 공정과 8단 TSV 기술이 적용된 DDR5 메모리는 뛰어난 성능과 높은 에너지 효율로 자율주행, 스마트시티, 의료산업 등으로 활용 분야가 확대될 고성능 컴퓨터의 발전을 더욱 가속화시킬 것으로 기대된다”라며, “차세대 컴퓨팅 시장의 고객 수요에 따라 적기에 상용화할 계획”이라고 전했다.

SK하이닉스는 이보다 앞서 지난해 10월 세계 최초로 DDR5 D램을 출시한 바 있다. 그해 7월 국제반도체표준협의기구(JEDEC)에서 DDR5를 차세대 D램의 표준규격으로 공식 발표한 지 약 3개월 만에 이룬 쾌거였다.

업체에 따르면 SK하이닉스의 DDR5는 이전 세대인 DDR4의 3200메가비피에스(Mbps) 대비 4800Mbps~5600Mbps로 최대 1.8배 빨라졌으며, 동작 전압은 1.2V에서 1.1V로 줄어들어 전력 소비가 20% 감축됐다.

SK하이닉스 관계자는 “SK하이닉스는 향후 DDR5 시장이 활성화되면 언제든지 제품을 판매할 수 있다”라며, “빠르게 성장하는 프리미엄 서버 시장을 집중공략해 서버 D램 선도 업체의 위상을 더 공고히 할 것”이라고 말했다.

더 나아가 올 7월에는 극자외선 노광 장비(EUV) 활용 10나노급 4세대(1a) 미세공정을 적용한 LPDDR4 모바일 D램 양산을 시작하면서, 추후 DDR5를 포함한 모든 D램 생산에 해당 기술을 적용할 계획이라고 밝히기도 했다.

SK하이닉스 1a D램 TF장 조영만 부사장은 “1a D램은 생산성과 원가경쟁력이 개선돼 높은 수익성을 기대할 수 있는 제품”이라며, “EUV를 양산에 본격 적용함으로써 최첨단 기술을 선도하는 기업으로서의 위상을 공고히 할 수 있을 것”이라고 강조했다.

몸값 오른 DDR5 상용화에 영향 미칠 요인은?...“내년부터 본격 적용 시작할 듯”

삼성전자와 SK하이닉스가 DDR5 제품의 본격적인 상용화 시기를 정하는 데에는 인텔의 차세대 PC용 프로세서인 ‘엘더레이크(Alder Lake)’의 정식 출시일이 적지 않은 영향을 미칠 것으로 보인다.

엘더레이크가 기존 DDR4·LPDDR4 메모리 이외에도 최초로 DDR5·LPDDR5의 플랫폼을 지원할 중앙처리장치(CPU)로 평가되기 때문이다.

엘더레이크는 ‘퍼포먼스 x86 코어’와 ‘에피션트 x86 코어’, 내장 그래픽칩셋 등 조합으로 구성돼 고성능과 고효율 강점을 모두 구현해냈으며, 특히, 퍼포먼스 x86 코어는 코어 하나를 두 개처럼 쓸 수 있는 하이퍼스레딩 기능을 지원한다.

인텔은 지난달 17일 열린 ‘아키텍처데이’ 사전 브리핑을 통해 엘더레이크 내부 구조를 일부 공개했으며, 이 제품에 대해 “고성능 데스크톱 PC부터 초소형 노트북(모바일)까지 모든 개인용 PC를 위해 만들어지는 코어 프로세서”라고 소개했다.

업계에 따르면 인텔의 엘더레이크 출시일은 올 4분기로 예상되며, 이르면 오는 10월 출시될 가능성도 크다.

더불어 추후 코로나19 재확산 여부와 반도체 부품의 공급난 상황도 변수로 적용될 전망이다.

올 2분기 실적 발표에서 삼성전자는 “서버용 D램은 기업들의 투자심리가 회복되고 CPU 신제품 출시에 따라 서버 고객사들의 신규 수요가 증가하는 추세”라면서도, “하반기 메모리 시장은 변이 바이러스의 확산세와 일부 부품의 공급난이 지속되는 가운데 다양한 지정학적 문제까지 가중되며 불안 요인이 존재한다”라고 언급했으며, SK하이닉스는 “연간 D램 시장 수요 성장률이 당초 기대했던 20%를 넘길 것으로 보인다”라며, “4세대 D램 제품과 함께 DDR5 제품도 하반기 다량 생산을 시작, 소비자 수요에 대응해 나갈 것”이라고 전했다.

DDR5의 예상 상용화 시기와 관련해, 각 시장조사기관에서는 내년부터 본격적으로 수요가 늘 것이며 점차 그 비중이 확대될 것으로 내다봤다. 트렌드포스는 “DDR5는 2022년부터 적용을 시작해 2023년 일반 소비자용까지 확대할 것”이라고 전망했으며, 옴디아는 “DDR5 수요는 2022년 전체 D램 시장의 10%, 2024년 43%로 확대될 것”이라고 예상했다.

한편, 차세대 D램인 DDR5의 가격이 이전 세대 모델인 DDR4에 비해 가격이 훨씬 뛸 거라는 전망이 나왔다. 트렌드포스에 따르면 내년 DDR5의 고정거래가는 DDR4보다 30% 이상 비싼 가격에 공급될 예정이다.