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침체기 접어든 메모리시장 속 반등 기회, 신규수요 끌어올 것으로 기대

RAS 개선 및 전력 절감, 전반적 성능 및 설계 개선 

DDR5 본격적 양산, 내년 초 돌입할 것으로 전망 

지난 국제반도체 회의(International Solid-State Circuits Conference)에서 SK하이닉스와 삼성이 올해 말DDR5의 출시를 예고한 데 이어, 마이크론도 2020년 초 DDR5 양산을 시작할 계획이다.

현재 마이크론은 DDR5 인터페이스 IP를 제공하는 케이던스(Cadence Design System)와 협력 중이다. 이미 지난 해 5월 DDR5 4400MT/s 메모리 프로토타입 테스트를 마쳤으며, 현재는 올해 말 초도생산을 목표로 16Gb DDR5칩의 생산을 계획하고 있다. 

다만, 국제반도체표준협의기구(JEDEC, Joint Electronic Device Engineering Council)가 DDR5의 최종 규격 발표를 미루고 있는데 계획대로라면 올해 말 최종 제정되어, 본격적인 양산은 2020년 이후가 될 것으로 예상된다. 

DDR5는 DDR4의 차세대 규격으로, RAS(Reliability, Availability, Serviceability) 개선 및 전력 절감, 획기적 성능을 목표로 개발된다. 그간 미미한 클럭속도 개선에도 불구하고 멀티코어 CPU 아키텍처로의 전환으로 인해 성능향상은 계속될 수 있었다. CPU 코어 수는 시스템 메모리 대역폭을 능가하는 속도로 증가하는 중이다. 그러나 여전히 신호 무결성, 전력 전달, 레이아웃 복잡성 및 기타 시스템 문제는 코어 당 메모리 대역폭의 진보를 제한하기 때문에 새로운 메모리 아키텍처가 필요한 상황이다. 

DDR4와 DDR5의 가장 큰 차이점

사실 DDR3에서 DDR4로 전환할 때, 그 성능의 차이는 크지 않았다. 그러나, DDR4와 DDR5의 차이는 지금까지의 전형적 세대변환보다는 차이가 있을 것으로 예상된다. DDR 아키텍처 전체를 모두 점검한 DDR5는 훨씬 더 많은 것을 담아냈다. 

DDR4는 2014년 하반기에 출시된 이중 데이터 레이트(DDR, Double Date Rate) 동기식 랜덤 액세스 메모리(SDRAM)의 4세대다. DDR 메모리는 한 클럭 사이클 동안 두 번 데이터 신호를 송수신할 수 있다. 이는 1970~90년대 생산된 기존의 DRAM 집적 회로에서 가능한 비율의 두 배 이상이다. 

DDR5는, 그간 이루어졌던 세대 변화에 비해 많은 변화가 있을 것으로 예상된다. DDR5의 가장 큰 특징은 기존 DDR4 대비 대용량, 고성능, 저전력이다. 4266~6400MT/s의 I/O 속도, 1.1V의 전압에 3%(0.033V)의 변동 폭을 지원하며 모듈 당 2개의 독립된 32/40비트 채널을 갖춘다. 대역폭은 DDR4 3200과 비교해 DDR5 3200이 1.36배 높아지고, DDR5 4800의 경우에는 1.87배 높아진다.  

단순한 업그레이드 그 이상

우선, DDR5는 전반적인 성능 면에서 다른 DDR세대보다 높은 기준을 설정했다. 먼저, 서버 응용 프로그램에서 고속 시그널링의 한계에 도전한다. DDR4 3200 MT/s와 DDR5 3200 MT/s의 대역폭을 비교했을 때, 시스템 레벨 시뮬레이션은 DDR5가 유효 대역폭에서 1.36배 증가함을 보여준다.

또한 설계 부분에서도 전반적인 개선을 보여준다. DDR5 4800MT/s의 데이터 속도는 유효 대역폭을 1.87배 증가시킬 가능성이 있다. DDR5는 전체 아키텍처 변경뿐 아니라, 데이터 속도 증가로 인해 현재 상태의 두 배 이상 시스템 대역폭을 계속 증가시킬 것이다. 

그 외, 동작전압 1.1V에 실효 클럭 4,800MHz부터 6,400MHz까지 표준화될 것으로 예상된다. 현재 마이크론의 기술 상태나 발전 속도를 감안했을 때, DDR4가 DDR3를 대체했던 것과 유사하게 향후 5년은 많은 시스템의 표준이 될 가능성이 높을 것으로 보인다. 

시간은 조금 걸릴 것으로 예상된다. DDR3에서 DDR4로 전환하는데 2~3년이 걸렸던 점을 미루어 짐작하건대, DDR4에서 DDR5로의 전환도 2~3년 정도 소요될 것으로 예상된다.

DDR5 신규수요 이끌어낼 수 있을까

최근 D램 가격이 지속적으로 폭락하고 있어, DDR5의 출시가 침체기로 접어든 메모리시장에 반등을 줄 수 있을지는 두고 볼 일이지만, 시장에서는 DDR5가 DRAM의 신규수요를 이끌 것이라고 기대하고 있다. 

마이크론은 18nm 이하 공정을 사용해 16Gb DDR5 메모리를 만들 계획이며 데스크탑 양산은 2020년쯤, 산업용·임베디드용 시장까지 안착하려면 2021년 이후에 양산 물량이 최대화될 것으로 보인다. 본격적인 양산까지 시간은 꽤 소요될 것으로 예상되지만, 어쨌든 세대를 초월한 업그레이드의 혜택은 곧 우리의 삶을 향해 다가오고 있다.