온디바이스 AI 시대, LPDDR D램이 주목 받는 이유

온디바이스 AI 시대 저전력, 고성능 D램의 중요성

삼성전자, 업계 최고 속도 LPDDR5X 개발…하반기 양산

업계 최고 속도 LPDDR5X 제품 이미지ⓒ삼성전자

AI(인공지능) 시장이 활성화 되면서 기기 자체에서 AI를 구동하는 '온디바이스 AI(On-device AI)' 시장이 빠르게 확대되고 있다. 온디바이스 AI는 단말(엣지 디바이스) 내부 자체적으로 정보 처리를 해야하기 때문에 저전력, 고성능, 고용량 모바일 D램 역시 높은 성장세가 예상된다.

온디바이스 AI는 LPDDR이 중추적인 역할을 담당하고 있다. AI 연산을 수행하는 반도체는 특성상 전력소모가 높을 수 밖에 없어, 반도체 업계에서는 성능을 지키면서도 소비전력은 낮은 LPDDR을 구현해야하는 과제를 안고 있다.

17일 업계에 따르면 삼성전자는 차별화된 기술 경쟁력으로 ▲2018년 세계최초 '8Gb LPDDR5 D램'개발 ▲2021년 업계 최초 LPDDR5X D램 개발 ▲2024년 10.7Gbps LPDDR5X 개발 등, 빠르게 고도화되고 있는 LPDDR 시장을 주도하고 있다.

LPDDR D램은 모바일 분야를 넘어 AI가속기, PC, 전장 등 사용자 데이터가 만들어지는 많은 디바이스에 확대 적용될 수 있다.

삼성전자는 이런 추세에 맞춰 고성능·저전력·고신뢰성 전장용 LPDDR5X 제품을 지난 9월 'IAA 모빌리티 2023'에서 선보였고, PC·노트북 D램 시장의 판도를 바꿀 LPDDR D램 기반 LPCAMM(Low Power Compression Attached Memory Module)을 업계 최초로 개발했다.

특히 이번 신제품은 12나노급 LPDDR D램 중 가장 작은 칩으로 구현한 저전력∙고성능 메모리 솔루션으로 온디바이스 AI 시대에 최적화됐다. 향후 모바일 분야를 넘어 ▲AI PC ▲AI 가속기 ▲서버 ▲전장 등 다양한 응용처에 확대 적용될 것으로 기대된다.

전 세대 제품 대비해서는 성능 25%, 용량 30% 이상 각각 향상됐고, 모바일 D램 단일 패키지로 최대 32기가바이트(GB)를 지원한다.

삼성전자는 이번 제품에 저전력 특성을 강화하기 위해 성능과 속도에 따라 전력을 조절하는 '전력 가변 최적화 기술'과 '저전력 동작 구간 확대 기술'등을 적용해 전 세대 제품보다 소비전력을 약 25% 개선했다.

전력 가변 최적화 기술은 전력 절감 기술 중 하나로 프로세서에 공급되는 전압과 주파수를 동적으로 변경해 성능과 전력소모를 함께 조절하는 기술을 말한다. 저전력 동작 구간 확대 기술은 저전력으로 동작하는 저주파수 구간을 확대해 전력소모를 개선하는 기술이다.

이를 통해 모바일 기기에서는 더 긴 배터리 사용 시간을 제공하고 서버에서는 데이터를 처리하는 데 소요되는 에너지를 감소시킬 수 있어 총 소유 비용(TCO, Total Cost of Ownership) 절감이 가능하다.

삼성전자는 신제품 LPDDR5X D램을 애플리케이션 프로세서∙모바일 업체와의 협업을 통해 제품 검증 후 하반기 양산할 예정이다.

배용철 삼성전자 메모리사업부 상품기획실장 부사장은 "저전력, 고성능 반도체의 수요가 증가함에 따라 LPDDR D램의 응용처가 기존 모바일에서 서버 등으로 늘어날 것"이라며 "삼성전자는 앞으로도 고객과의 긴밀한 협력을 통해 다가오는 온디바이스 AI시대에 최적화된 솔루션을 제공하며 끊임없이 혁신해 나가겠다"고 밝혔다.

한편 스마트폰, 웨어러블, 로봇, 자율주행차 등 온디바이스 AI 분야 적용이 늘어나면서 데이터 처리를 위한 강력한 성능을 갖춘 반도체 수요가 꾸준히 늘어날 것으로 예상된다.

시장조사기관 옴디아에 따르면 전세계적으로 모바일 D램 용량 수요(Global demand)는 2023년 676억Gb(676억5700만)에서 2028년 1259억Gb(1259억3500만)로 연평균(CAGR) 11%(2023~2028년) 성장할 전망이다. 이 기간 매출은 2023년 123억 달러에서 2028년 263억 달러로 약 2배 가까이 늘어날 것으로 예상됐다.