[연합뉴스제공]

▲ AI 시대 새로운 과제 '메모리 장벽'…데이터 이동 속도가 경쟁력 됐다

인공지능(AI) 기술이 단순 질의응답을 넘어 계획을 세우고 실행하는 에이전트 단계로 발전하면서 메모리의 중요성이 급격히 커지고 있다.

기존에는 AI 성능 경쟁이 연산 장치인 GPU 성능 중심으로 진행됐지만, 최근에는 방대한 데이터를 얼마나 빠르고 효율적으로 전달하느냐가 핵심 경쟁 요소로 떠올랐다.

아무리 강력한 AI 가속기를 갖추더라도 필요한 데이터를 제때 공급받지 못하면 성능을 제대로 활용할 수 없기 때문이다.

이에 따라 글로벌 반도체 업계는 기존 평면 구조의 한계를 넘어 수직 방향인 Z축을 활용하는 3차원 메모리 기술 개발에 집중했다.

▲ 삼성전자 'zHBM' 공개…GPU 위에 메모리 쌓아 이동거리 줄였다

삼성전자는 미국 캘리포니아주 샌타클래라에서 열린 ‘FMS 2026’에서 차세대 메모리 기술인 ‘zHBM’을 공개했다.

기존 HBM은 GPU 옆에 나란히 배치돼 데이터를 주고받는 구조였지만, zHBM은 GPU 위에 HBM을 직접 적층하는 방식으로 데이터 이동 거리를 최소화하는 기술이다.

삼성전자는 이를 통해 데이터 처리 속도를 높이고 전력 소비를 줄이는 효과를 기대했다.

회사 측에 따르면 zHBM은 2028년 양산 예정인 8세대 HBM5와 비교해 성능은 최대 8배, 전력 효율은 최대 3배 수준까지 향상될 것으로 전망됐다.

▲ 발열 문제 해결이 관건…삼성 "용량보다 대역폭 중요해졌다"

다만 GPU 위에 메모리를 쌓는 구조는 발열 문제가 새로운 과제로 떠올랐다.

삼성전자는 이를 고려해 기존 HBM보다 D램 적층 단수를 줄이는 방향을 선택했다.

김경륜 삼성전자 D램 개발실 상무는 "현재 HBM이 수년 안에 한계에 부딪힐 것이라는 점은 모두 알고 있다"며 "이를 돌파할 방법은 3차원 구조밖에 없다"고 설명했다.

이어 "현재 고객들은 데이터 밀도보다 발열 문제와 대역폭 개선에 대한 요구가 더 강하다"고 강조했다.

▲ SK하이닉스는 G0.5·HBF로 대응…HBM 이후 시장 선점 노렸다

SK하이닉스 역시 3D 적층 메모리를 중심으로 차세대 시장 공략에 나섰다.

회사는 이번 행사에서 ‘G0.5’라는 새로운 개념의 3D 적층 D램을 선보였다.

G0.5는 높은 대역폭을 가진 S램(G0)과 기존 HBM(G1)의 중간 영역을 겨냥한 제품으로, AI 데이터 처리 과정에서 발생하는 성능 공백을 메우는 역할을 목표로 했다.

또한 SK하이닉스는 HBM과 D램 사이를 보완하는 고대역폭 낸드플래시(HBF)도 공개하며 저비용·고용량 메모리 시장까지 확대를 추진했다.

▲ D램 가격 부담 커지자 삼성·SK 모두 낸드 활용 해법 제시했다

AI 모델 규모가 커지면서 모든 데이터를 고가의 D램에 저장하는 방식은 비용 부담이 커지고 있다.

이에 삼성전자와 SK하이닉스는 상대적으로 가격이 저렴하고 용량이 큰 낸드플래시를 새로운 대안으로 제시했다.

SK하이닉스의 HBF는 서버용 AI 데이터센터 시장을 겨냥했고, 삼성전자의 ‘z낸드-O’는 낸드플래시를 수직으로 쌓고 신경망처리장치(NPU)를 결합해 온디바이스 AI 환경에 맞춘 제품이다.

두 회사 모두 낸드 기반 확장 전략을 내세웠지만 적용 시장에서는 차별화를 시도했다.

▲ 삼성은 '원스톱 반도체'…SK는 '개방형 생태계' 전략 펼쳤다

차세대 메모리 경쟁에서 두 기업의 전략 방향은 뚜렷하게 갈렸다.

삼성전자는 메모리뿐 아니라 파운드리와 첨단 패키징 기술까지 보유한 종합 반도체 역량을 강점으로 내세웠다.

3D 구조의 차세대 메모리를 구현하려면 설계와 제조, 패키징 기술이 동시에 필요하기 때문에 삼성은 모든 공정을 한 번에 제공할 수 있다는 점을 강조했다.

또 갤럭시 등 자체 기기를 보유한 만큼 개인형 AI 시장까지 겨냥하고 있다.

▲ SK하이닉스는 표준화·협력으로 AI 메모리 생태계 확대했다

반면 SK하이닉스는 개방형 협력 모델을 앞세웠다.

SK하이닉스는 샌디스크 등과 함께 개발한 HBF 표준 규격을 공개하며 글로벌 기업들과 함께 시장을 키우는 전략을 선택했다.

특히 세계 최대 개방형 데이터센터 기술 협력체인 OCP(Open Compute Project)를 활용해 다양한 기업과의 연계를 확대한다는 계획이다.

업계에서는 AI 반도체 시장이 빠르게 성장하는 상황에서 삼성전자의 수직 통합 전략과 SK하이닉스의 개방형 생태계 전략이 향후 차세대 메모리 시장 주도권 경쟁의 핵심 변수가 될 것으로 분석했다.