엔비디아, 대만 난야 LPDDR5X로 공급망 다변화 나서
LPDDR6 개발에 힘 싣는 삼성전자·SK하이닉스, 상용화는 아직
'제2의 HBM' 소캠2 등 선단 제품 경쟁도 치열해

대만 메모리 반도체 업체 난야테크놀로지(이하 난야)가 엔비디아에 저전력 D램(LPDDR) 반도체를 납품한다. 세계 최대 파운드리(반도체 위탁생산) 기업 TSMC의 도움을 받아 관련 기술력을 대폭 개선하고, 메모리 핵심 공급망에 본격적으로 자리를 잡은 것이다. 시장은 입지 확대 기반을 다진 난야가 향후 LPDDR5X를 넘어 LPDDR6, 소캠2(SOCAMM2) 등 선단 제품 경쟁에서도 두각을 드러낼 수 있을지 이목을 집중하고 있다.

대만 난야, 엔비디아 공급망 진입

29일 대만 연합신문망(UDN) 보도에 따르면, 최근 엔비디아는 난야를 차세대 인공지능(AI) 슈퍼칩 플랫폼 '베라 루빈'의 메모리 반도체 공급 업체로 선정했다. 이는 엔비디아의 메모리 공급망 확대 정책에 따른 조치다. 그간 베라 루빈 플랫폼에 투입되는 메모리 반도체는 SK하이닉스, 삼성전자, 마이크론 등 소위 글로벌 메모리 '3강'이 공급해 왔으며, 엔비디아는 고대역폭메모리(HBM) 대비 공급망 다변화 여지가 큰 LPDDR 부문에서 추가 공급사를 물색 중이었다.

스마트폰 등에 주로 사용되는 LPDDR은 전력 효율에 방점을 둔 메모리 제품으로, 최근 AI 데이터센터의 전력 소모 문제를 해결할 대안으로 주목받고 있다. 엔비디아는 물론 인텔, 퀄컴 등도 서버용 D램을 기존 더블데이터레이트(DDR)에서 LPDDR 기반으로 대거 전환하는 추세다. 문제는 AI 가속기용 LPDDR 제작에 상당한 기술력이 요구된다는 점이다. 난야 역시 그간 LPDDR 생산에 난항을 겪어 왔으나, 최근 대만 TSMC가 난야의 반도체 패키징 공정 최적화 등을 지원하며 품질을 획기적으로 개선할 수 있게 됐다.

이러한 변화 속 난야는 메모리 시장의 '최하위권' 업체에서 엔비디아의 파트너사로 급부상했다. 난야의 메모리가 쓰이게 될 베라 루빈 플랫폼에는 총 2종류의 메모리가 적용되는 것으로 알려져 있다. 루빈 그래픽처리장치(GPU)에는 6세대 HBM(HBM4)이 탑재되며, 베라 중앙처리장치(CPU)에는 LPDDR5X가 소캠2 메모리 모듈 형태로 사용된다. 향후 난야가 엔비디아에 공급할 제품은 베라 CPU용 LPDDR5X다.

LPDDR 시장의 경쟁 구도

업계는 주요 메모리 공급사 중심으로 움직이던 LPDDR 시장의 판도 변화에 주목하고 있다. 기존 강자인 삼성전자·SK하이닉스는 현재 고성능 온디바이스 AI에 최적화된 최신 LPDDR6의 상용화에 힘을 쏟는 중이다. 우선 삼성전자는 지난해 말 업계 최초로 LPDDR6를 개발하는 데 성공했다. 해당 제품의 동작 속도는 10.7 초당 기가비트(Gbps) 수준이며, 향후 14.4Gbps 이상까지 개선될 것으로 예상된다. 늘어난 I/O(입·출력)를 통해 대역폭 역시 확장됐다.

이에 더해 삼성전자 LPDDR6는 D램 공급 전압 특성에 따라 분리 설계됐으며, 시스템의 요구 조건에 맞춰 전력을 가변적으로 활용하는 DVFS(동적전압스케일링), 반도체 소자의 내·외부 전원 공급을 지능적으로 제어·관리하는 스마트전력관리소자 기술 등도 적용됐다. 실제 구동 환경에서 AI 연산 부하에 따른 전력을 동적으로 제어할 수 있는 구조다. 이 같은 설계하에 해당 제품의 에너지 효율은 이전 세대 대비 약 21% 향상됐다.

SK하이닉스는 지난달 최선단 공정인 10나노급 6세대(1c) 기반 16기가비트(Gb) LPDDR6 D램을 개발했다고 발표했다. SK하이닉스의 LPDDR6는 이전 세대인 LPDDR5X 대비 데이터 처리 속도와 전력 효율을 크게 개선한 것이 특징이다. 구체적으로 데이터 처리 속도는 대역폭 확장을 통해 단위 시간당 전송 데이터 양을 늘려 이전 세대보다 33% 향상됐다. 동작 속도는 기본 10.7Gbps 이상으로 이전 세대의 최대치를 웃돌며, 서브 채널 구조와 DVFS 기술 적용을 통해 전력 소모도 20%가량 절감했다.

다만 양 사 모두 LPDDR6의 본격적인 대량 생산은 시작하지 못한 상태다. SK하이닉스는 올 상반기 내 양산 체제를 구축한 뒤 하반기부터 고객사 공급을 시작할 계획으로, 현재는 공정 안정화와 생산라인 전환 등 양산 직전 작업을 진행 중이다. 삼성전자는 일부 고객사를 대상으로 샘플을 공급하며 성능 검증 단계에 착수했고, SK하이닉스와 마찬가지로 올 하반기 양산에 돌입할 것으로 전망된다. 차세대 제품이 아직 상용화되지 않은 현시점, 난야는 사실상 삼성전자 및 SK하이닉스와 동일 선상에서 경쟁 중인 셈이다.

소캠2 경쟁에도 불붙어

향후 관건은 난야가 소캠2 등 업계 최선단 경쟁에서도 두각을 드러낼 수 있을지다. 소캠2는 HBM과 DDR5 사이 공백을 메울 AI 서버용 메모리 솔루션으로 취급되는 제품이다. AI 시장이 모델 학습에 초점을 맞췄던 과거에는 대량의 데이터를 빠르게 처리하는 HBM이 필수적으로 활용됐다. 반면 최근 존재감을 키우고 있는 추론 AI는 학습을 통해 완성된 모델에서 빠르게 답을 찾는 것이 핵심이다. 이때 HBM은 오히려 과도한 전력 소모와 높은 발열로 효율 저하 문제를 낳게 된다. 일반 D램보다 성능은 뛰어나면서 HBM보다 전력 효율 및 발열 제어가 우수한 소캠2가 최적의 역할을 수행할 수 있는 셈이다.

현재 소캠2 경쟁을 주도하는 것은 글로벌 메모리 3사다. SK하이닉스는 지난 20일 LPDDR5X를 기반으로 하는 소캠2 192GB 제품을 본격 양산한다고 밝혔다. 10나노급 1c 공정으로 만들어진 SK하이닉스의 소캠2는 베라 루빈에 최적화된 구조로 설계됐으며, 기존 모듈 기술인 RDIMM 대비 2배 이상의 대역폭과 75% 이상 개선된 에너지 효율을 실현할 수 있다. 

엔비디아와 소캠 초기 모델 개발을 가장 먼저 시작한 마이크론은 지난달 256기가바이트(GB) 제품을 개발해 고객사에 샘플로 공급했다. 같은 달 삼성전자는 10나노급 5세대(1b) D램을 사용한 엔비디아 공급용 소캠2 양산을 시작했으며, 이달에는 LPDDR4와 LPDDR4X 등 일부 저전력 모바일 D램 주문까지 중단했다. 소캠2를 비롯한 LPDDR5X 기반 고부가가치 제품에 집중하면서 메모리 포트폴리오 재편에 속도를 내기 시작한 것이다.