삼성전자가 AI 반도체의 성능과 전력 효율 한계를 돌파하기 위해 AI 칩 위에 메모리를 수직으로 올리는 차세대 구조를 제시했다. 김경륜 삼성전자 D램개발실 상무는 8월 4일(현지시간) 미국 캘리포니아주 샌타클래라컨벤션센터에서 열린 메모리 행사 'FMS 2026' 기조발표에서 3차원 아키텍처 'zHBM'을 처음 공개하며 "삼성이 돌아왔다"고 밝혔다.
zHBM은 AI 가속기(xPU) 옆에 고대역폭메모리(HBM)를 붙이던 기존 방식 대신, 가속기 위에 HBM을 직접 쌓아 올리는 구조다. 가로·세로의 2차원 배치에서 벗어나 높이(Z축)를 쓴다는 뜻에서 이름 앞에 'z'가 붙었다. 가속기와 메모리 사이 데이터 이동 거리를 최소화해 병목을 풀고 대역폭과 전력 효율을 함께 끌어올린다는 것이 회사 측 설명이다.
성능 지표도 제시됐다. zHBM은 차세대 제품인 HBM5와 비교해도 GPU당 성능이 최대 8배, 전력 대비 성능이 최대 3배 개선된다. 발열 측면에서는 열 저항 수치가 HBM5의 10∼25% 수준까지 내려가 열 저항을 절반 이상 낮출 수 있다. 김 상무는 "기존 패키징 구조로는 가속기 칩과 메모리 간의 물리적 거리 단축에 물리적 한계인 '메모리 장벽'(memory wall)이 존재한다"며 구조 전환의 당위성을 강조했다. 현재 개발 중인 HBM5에는 HBM 사상 처음으로 게이트올어라운드(GAA) 트랜지스터를 적용해 파운드리 2㎚ 초미세 공정을 도입했고, 코어 다이 측면 열 방출 구조기술로 발열 제어 수준을 전 세대보다 20% 이상 높였다고 소개했다.
같은 자리에서 이진엽 플래시개발실 부사장은 온디바이스 AI 환경에 맞춘 차세대 낸드 설루션 'z낸드-O'(zNAND-O)를 공개했다. z는 수직 적층을, O는 온디바이스 최적화를 뜻한다. D램의 용량 한계와 기존 낸드의 낮은 대역폭 문제를 동시에 겨냥해 고용량·고대역폭과 빠른 응답속도를 구현했다는 설명이다. 이 부사장은 매개변수 1천200억 개 규모의 GPT 모델을 시험 구동한 결과 z낸드-O가 기존 D램 서버와 동일한 초당 토큰 수를 내면서 비용은 6분의 1에 그쳤다고 밝혔다.
이 부사장은 초소형 기업용 SSD 'BM1773' 실물을 들어 보이며 "믿기 힘들겠지만, 이 작은 스토리지 칩 하나가 최고급 세단 한 대 값과 맞먹는다", "내가 만약 이걸 바닥에 떨어뜨린다면 당장 내일부터 새 직장을 구하러 다녀야 할 것"이라고 말해 객석의 웃음을 끌어냈다. 삼성전자는 이날 400단 이상을 수직 적층한 10세대 V낸드 'V10 BV-낸드'도 업계 최초로 선보였으며, 이들 3D 메모리를 앞세워 고성능 컴퓨팅과 AI 인프라 수요 확대에 대응한다는 방침이다.
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