인더뉴스 이종현 기자ㅣ삼성전자가 AI 반도체의 성능과 전력효율을 획기적으로 끌어올릴 수 있는 차세대 3차원(D) 메모리 아키텍처를 공개했습니다,

HBM(고대역폭메모리)과 낸드플래시를 수직으로 쌓아 메모리 병목을 해결하는 차세대 기술로 AI 반도체 시장을 주도하겠다는 전략입니다.

삼성전자[005930]는 4일(현지시간) 미국 캘리포니아주 산타클라라 컨벤션센터에서 열린 ‘FMS 2026’에 참가해 차세대 3D 메모리 아키텍처인 ‘zHBM’과 ‘zNAND-O’의 실물모형(Mock-up·목업)을 업계 최초로 공개했습니다.

삼성전자는 이날 고성능 컴퓨팅(HPC) 및 AI 인프라 수요 증가에 대응하고, AI 시스템의 성능과 전력효율을 극대화하기 위한 기술 비전을 제시했습니다.

행사 첫날인 4일 오전에 이진엽 플래시 개발실 부사장과 김경륜 D램 개발실 상무가 기조연설을 진행, 차세대 메모리 기술 비전과 규격을 소개하며 시장 선도의 자신감을 피력했습니다.

특히 기조연설에서 400단 이상의 ‘V10 BV-NAND’를 업계 최초로 공개하며, 차세대 낸드 메모리 기술 경쟁력을 선보였습니다.

차세대 3D 메모리 아키텍처인 zHBM과 zNAND-O는 HPC 및 AI 인프라의 확산에 따른 고용량·고대역폭 메모리 시장 요구에 부응하는 HBM의 대안이자 전략 기술이라고 소개했습니다,

zHBM은 기존에 AI 가속기(xPU) 옆에 HBM을 배치하는 방식에서 한 단계 더 나아가 AI 가속기 상단에 HBM을 수직으로 적층하는 차세대 아키텍처입니다. 가로·세로(X·Y축)의 2차원에서 벗어나 3차원인 높이(Z축)를 활용했다는 의미에서 앞에 ‘z’를 붙였습니다.

이를 통해 AI 가속기와 메모리 간 데이터 이동 거리를 최소화해 대역폭과 전력효율을 높이고, 대규모 AI 모델의 학습과 추론에 필요한 초고속 데이터처리를 지원합니다.

zHBM은 HBM의 차세대 제품인 HBM5 대비 그래픽처리장치(GPU)당 성능이 최대 8배 향상되고, 전력 대비 성능도 최대 3배 개선된다고 삼성은 소개했습니다.

발열 제어 측면에서도 열 저항 수치가 HBM5 대비 10∼25% 수준으로 낮아져 열 저항을 절반 이상 떨어뜨릴 수 있습니다.

김경륜 상무는 “기존 패키징 구조로는 가속기 칩과 메모리 간의 물리적 거리 단축에 물리적 한계인 ‘메모리 장벽’이 존재한다”며 아키텍처 전환의 필요성을 강조했습니다

그는 현재 개발 단계인 HBM5에 HBM 사상 처음으로 게이트올어라운드(GAA) 트랜지스터를 구현해 파운드리 2㎚(나노미터) 초미세 공정을 도입했으며, 코어 다이 측면에 열 방출 구조기술을 적용해 발열 제어 수준을 전 세대보다 20% 이상 향상했다고 설명했습니다.

zHBM은 고객 맞춤형 설계가 가능한 3D 메모리 솔루션입니다. 메모리와 AI 가속기 사이에 위치한 인터레이어에 맞춤형 IP를 추가해 메모리 용량 확장·가속기 성능 강화 등 제품 특성을 최적화할 수 있습니다.

삼성전자는 고객사와 협업을 통해 AI 프로세서와 메모리 간 최적화를 추진해 zHBM의 성능을 극대화할 계획입니다.

삼성전자는 이날 차세대 고성능 낸드 플래시메모리인 ‘zNAND-O’를 선보이며 낸드에서도 3D 메모리 아키텍처 비전을 제시했습니다.

zNAND-O는 기존 V-낸드의 수직 적층 기술을 활용하고 실리콘관통전극(TSV) 기술을 결합해 4단 또는 8단 반도체 칩을 3D 패키징한 제품입니다. 제품명 끝의 ‘-O’는 온디바이스(On-device) AI 환경에 최적화된 제품임을 의미합니다. 높은 공간 효율성과 데이터 로딩 대역폭, 빠른 응답 속도를 바탕으로 실시간 대규모 데이터처리가 요구되는 환경에서 고성능을 지원합니다.

삼성전자는 이날 업계 최초로 수직 적층 400단 이상의 10세대 V-낸드인 ‘V10 BV-낸드’도 공개했습니다. 400단 이상의 초고적층 구조를 기반으로 성능과 전력효율을 높인 차세대 제품입니다.

삼성전자는 전작인 286단 9세대 낸드 다음 제품으로 300단대를 건너뛰고, 400단대 제품을 선보였습니다.

10세대 BV-낸드는 단순히 적층 수를 늘리는 데 그치지 않고 데이터 읽기·쓰기 성능과 입출력(I/O) 속도도 전 세대 대비 향상시켰습니다.

삼성전자는 이번 전시에서 ▲HBM4E ▲HBM5 ▲LPDDR5X-PIM ▲PM1763 등 고성능 컴퓨팅과 AI 데이터센터에 최적화된 차세대 메모리·스토리지 솔루션도 선보였습니다.

삼성전자는 세계에서 유일하게 ▲메모리 ▲로직 ▲파운드리 ▲패키징까지 아우르는 '원스톱 솔루션'을 제공할 수 있는 종합반도체(IDM) 기업이다.

삼성전자는 차세대 메모리 기술 혁신과 메모리, 로직, 파운드리, 패키징을 아우르는 종합반도체(IDM) 기업으로 AI시대의 반도체 기술 리더십을 지속 강화한다는 계획입니다.