삼성 3차원 적층 TSV 'DDR4 D램모듈' 최초 양산

[김현주기자] 삼성전자가 세계 최초로 3차원 'TSV(Through Silicon Via, 실리콘 관통전극)' 적층 기술을 적용한 64기가바이트(GB) 차세대 DDR4(Double Data Rate 4) 서버용 D램 모듈을 양산하기 시작했다.

차세대 패키징 기술이라 불리는 TSV는 기존 금선을 이용해 칩을 연결하는 대신 칩에 미세한 구멍을 뚫어 칩 상하단을 전극으로 연결하는 기술이다. 수직으로 칩을 쌓아올려 성능·용량을 높이면서도 면적을 줄일 수 있다. 특히 시스템반도체와 메모리를 하나의 패키지로 만들 수 있는 게 장점.

이번 64기가바이트 DDR4 D램 모듈은 20나노급 4기가비트(Gb) D램 칩 144개로 구성된 대용량 제품으로 최첨단 3차원 TSV 기술에 4기가비트 D램을 4단으로 쌓아 만든 4단 칩 36개를 탑재했다.

삼성전자는 지난 2010년 세계 최초로 TSV기반 D램 모듈을 개발하고 글로벌 서버 고객과 기술 협력을 추진한 데 이어 올해는 TSV 전용 라인을 구축하고 양산 체제에 돌입, 새로운 시장 창출에 나섰다.

특히 삼성전자는 이번 64기가바이트 대용량 서버용 DDR4 모듈과 이번 하반기 출시되는 글로벌 IT업체들의 차세대 서버용 CPU를 연계시켜 DDR4 신규시장을 적극 공략해 나간다는 전략이다.

또한 지난 2013년 세계 최초로 3차원 V낸드플래시에 이어 올해 업계 최초로 DDR4 D램에 TSV 기술을 적용한 차세대 제품까지 양산함으로써 '3차원 메모리반도체 시대'도 주도하게 됐다고 평가하고 있다.

3차원 V낸드 기술은 메모리 셀(Cell)을 적층하는 고집적 기술인 반면, 3차원 TSV 기술은 메모리 칩을 적층해 대용량을 구현하는 기술이다. 이번 3차원 TSV 기술 기반의 서버용 D램은 기존 와이어(Wire Bonding)를 이용한 D램 대비 동작 속도가 2배나 빠르면서도 소비전력을 2분의1 수준으로 크게 절감했다.

더구나 TSV 기술을 적용한 것은 현재까지 D램에서 속도 지연 문제로 최대 4단까지밖에 쌓지 못했던 기술적 한계를 극복해 더 많은 칩을 쌓을 수 있다는 의미로 향후 64기가바이트 이상 대용량 제품 양산도 가능함을 입증한 것이다.

메모리사업부 메모리 마케팅팀 백지호 상무는 "이번 TSV기반 D램 모듈 양산으로 하반기 차세대 CPU 출시에 맞춰 초절전 솔루션을 제공하고 프리미엄 DDR4 D램 시장도 선점할 수 있게 됐다"며 "3차원 메모리 반도체 기술을 기반으로 한 발 차세대 라인업을 갖춰 제품 경쟁력도 강화하고 글로벌 메모리 시장 성장에도 주도적 역할을 할 것"이라고 말했다.

삼성전자는 하반기 서버 D램 시장이 DDR3 D램에서 DDR4 D램으로 전환되는 트랜드에 맞춰 3차원 TSV 기술을 적용한 64기가바이트 이상의 고용량 DDR4 모듈도 출시해 프리미엄 메모리 시장을 더욱 확대해 나갈 예정이다.

한편 시장조사기관에 따르면 올해 D램 시장 규모는 386억 달러이며 그중 서버 시장이 20% 이상의 비중을 차지할 것으로 전망했다.

클라우딩 컴퓨터의 비중이 지속 증대되고, 서버 시스템에 탑재되는 소프트웨어 종류도 늘고 있어 향후 고성능 서버에서 대용량 D램에 대한 요구가 증가할 것으로 전망되고 있다.