10나노급 1b 공정 기반 제조 '삼성 LPDDR5X'
갤럭시 S25 시리즈 탑재 LPDDR5X 공급 비율 조정
수율·성능 개선에 마이크론 비중 축소

삼성전자 모바일(MX) 사업부가 갤럭시 S25 시리즈에 자사 반도체(DS) 사업부의 모바일 D램을 60%대 비중으로 늘려 채용하기로 계획을 수정했다. 최근 DS 사업부 저전력 D램(LPDDR)5X의 수율과 성능이 일정 부분 개선되면서 사업부 간 협의를 통해 기존 40%대에서 비율을 더 확대하기로 결정한 것으로 분석된다.

삼성 60%·마이크론 40%, 공급 비율 확정

14일 IT업계에 따르면 삼성전자 MX 사업부는 S25 시리즈 출시 당시만 해도 미국 마이크론의 제품 비중을 60%로 높이는 방안을 검토했지만, 최종적으로는 6대 4 비율을 유지하기로 했다. 지난 2월 출시된 S25 시리즈는 초도 물량을 포함해 약 3개월 동안에는 대부분 마이크론의 LPDDR5X가 탑재됐다. DS 사업부가 10㎚(나노·1㎚=10억분의 1m)급 5세대(1b) 공정을 기반으로 제조한 LPDDR5X가 MX 사업부의 '샘플 입찰 데드라인'을 맞추지 못할 만큼 수율과 발열 제어 능력이 부진했기 때문이다.

사안에 정통한 관계자는 "삼성전자 DS 사업부의 D램이 지난 2분기 중 MX 사업부로부터 '어느 정도 기준치를 충족했다'는 승인을 받으면서 DS 제품도 본격적으로 투입되기 시작했다"며 "수율과 성능이 일정 부분 개선된 데다, 경쟁사인 마이크론 제품이 초기에 다수 탑재됐던 만큼 자존심도 회복하고자 사업부 간 협의를 통해 절반 이상을 DS가 탑재하기로 했다는 대외적인 메시지를 전달하려는 의도가 있었던 것으로 보인다"고 덧붙였다.

6대 4라는 비율은 S25 시리즈 일반·플러스·울트라 제품 전체를 합산한 데서 나온 수치다. 삼성전자는 올해 S25 시리즈의 연간 목표 출하량을 약 3,700만 대로 설정한 것으로 알려졌다. 통상 이처럼 목표치가 정해지면 판매 실적이나 예상 수요와 상관없이 정해진 물량을 반드시 생산한다. 모델과 시점에 따라 각 공급 업체의 납품 비중에 차이는 있지만 전체적으로는 이 같은 비율을 맞추는 그림이다. 올해 출하량 기준으로 보면 약 2,220만 대에는 삼성 DS 사업부 제품이, 1,480만 대에는 마이크론 제품이 탑재되는 셈이다.

'3등' 마이크론, S25 시리즈서 솔벤더 지위

7년 전만 해도 갤럭시 시리즈의 LPDDR 공급망은 삼성 DS 사업부, SK하이닉스, 마이크론 등 메모리 3사를 중심으로 운영돼 왔다. 당시에는 DS 사업부의 LPDDR 성능이 우수해 SK하이닉스와 마이크론이 담당하는 물량은 소량에 그쳤고, 그중에서도 마이크론은 '백업' 공급사에 불과했다. 실제 갤럭시 시리즈에 탑재되는 LPDDR 공급망은 DS 사업부가 주도하는 구조였다. LPDDR의 품질을 좌우하는 수율과 전력 효율 등 주요 기술 지표가 기준치를 충족했기 때문에 MX 사업부에도 DS 사업부 제품을 우선 채택하는 것이 자연스러운 선택지였다.

이 때문에 MX 사업부는 외부 공급 업체들에 대해서는 상대적으로 낮은 수준의 단가를 제시했다. 이는 SK하이닉스가 7년 전 갤럭시 공급망에서 이탈하게 된 배경이기도 하다. MX 사업부는 보통 분기별로 공급 업체들과 가격을 협상하는데, 성능을 비교하는 비딩 과정에서 지나치게 낮은 가격을 제시한 것이 결정적이었다.

이후 마이크론이 예상치 못하게 2차 공급사로 올라서며 LPDDR 납품을 이어갔지만, 실제 납품 물량은 극소량에 그쳤다. 마이크론은 SK하이닉스보다 앞선 2012년, 갤럭시 S3 시리즈를 시작으로 공급망에 일찍이 진입했으나 타 공급 업체의 생산 차질에 대비한 '보험용'에 불과했다. SK하이닉스의 이탈로 생긴 물량도 DS 사업부가 대부분 가져간 것으로 전해진다. 한 삼성전자 관계자는 "당시에는 '굳이 미국 기업인 마이크론 제품을 써야 하느냐'는 분위기였다"고 말했다.

하지만 이 구도는 올해 초를 기점으로 완전히 뒤바뀌었다. DS 사업부가 1b 공정을 기반으로 생산한 LPDDR5X의 수율이 업계 기준치인 80%에 미치지 못하면서 안정적인 양산이 어려워진 것이다. 품질과 발열 측면에서도 기대에 못 미친 것으로 전해진다. 이 때문에 지난 10여 년간 갤럭시 공급망 내에서 뚜렷한 점유율을 보이지 못했던 마이크론은 처음으로 1차 공급사 자리를 꿰찰 수 있었다. 단, 삼성전자의 이번 비율 수정으로 마이크론 입장에서는 초기 대비 비중이 다소 줄게 됐다.

중국 저전력 D램 기술, 턱밑 추격

그러나 최근 중국 업체들의 약진으로 중국 내 D램 시장 점유율이 떨어지고 있는 상황을 고려하면 마이크론에 있어 40%대도 호재로 평가된다. 반도체업계에 따르면 중국 메모리 업체 창신메모리테크놀로지(CXMT)는 이미 LPDDR5X 개발을 완료했으며, 차세대 LPDDR6 개발까지 시작한 것으로 파악된다.

LPDDR는 인공지능(AI) 관련 전력 사용량이 급증하면서 주목받고 있다. 특히 미래 산업으로 꼽히는 로봇과 자율주행차도 LPDDR 메모리를 활용할 것으로 전망된다. CXMT는 AI 반도체의 핵심으로 꼽히는 고대역폭메모리(HBM)와 더불어 LPDDR 메모리에서도 삼성전자와 마이크론을 바짝 추격하고 있다.

CXMT는 지난 2023년 말 LPDDR5를 상용화했고, 올해 초에는 LPDDR5X 양산에도 성공했다. 일각에서는 현재 기술 개발 속도를 고려하면 CXMT가 이르면 2026년 LPDDR6 양산에 성공할 수 있다는 관측이 나오고 있다. 삼성전자가 올해 하반기 LPDDR6 출시를 앞두고 있다는 점을 감안할 때 채 1년도 차이가 나지 않을 수 있다는 것이다.

현재 삼성전자는 LPDDR6를 ‘1c D램’ 공정으로 개발하는 데 집중하고 있는 것으로 알려졌다. 1c D램 공정은 중국과 기술격차를 벌리는 데 핵심 역할을 한다. 통상 D램 공정은 1x(1세대), 1y(2세대), 1z(3세대), 1a(4세대), 1b(5세대), 1c(6세대) 순으로 개발되는데, 세대를 거듭할수록 선폭이 미세해져 성능과 전력 소비 효율이 높아진다. 반도체업계 관계자는 “이전 세대에서 1b 공정을 활용한 만큼, LPDDR6는 1c 공정으로 개발할 것으로 보인다”고 말했다.