D램 종류 총정리, DDR·LPDDR·GDDR·HBM·LLW가 서로 다른 목표를 갖는 이유

핵심 메시지

• D램의 '다이내믹'은 저장된 전하가 시간이 지나면 새어 나가 리프레시로 주기적으로 채워 줘야 한다는 특성에서 왔다.
• D램은 낸드 플래시보다 읽고 쓰는 속도가 훨씬 빠르고 S램보다 같은 면적에 더 큰 용량을 싸게 담을 수 있어 작업 메모리 자리를 차지했다.
• D램 공정은 이제 나노미터 숫자 대신 1x, 1y, 1a, 1b 같은 세대 호칭을 쓰는데, 로직 반도체와 공정 적용 방식이 달라 단순 비교가 어렵기 때문이다.
• DDR은 성능, LPDDR은 전력, GDDR은 속도, HBM은 대역폭, LLW D램은 지연 시간으로 각각 최우선 목표가 다르다.
• 삼성전자와 SK하이닉스, 마이크론의 경쟁 구도에 중국 CXMT가 뒤늦게 뛰어들어 격차를 좁히면서 시장 판도가 다시 움직이고 있다.

쉽게 이해하기

스마트폰과 컴퓨터, 게임기까지 데이터를 잠시 담아 두고 빠르게 처리하는 자리에는 대부분 D램이 들어간다. 이 시장은 오랫동안 삼성전자와 SK하이닉스가 주도해 왔고, 최근에는 HBM 같은 고성능 메모리가 AI용 프로세서에 널리 실리면서 대중적인 관심까지 얻었다. 동시에 중국의 CXMT가 넘볼 수 없어 보이던 격차를 조금씩 줄이는 모습도 나타나고 있다.

D램 내부는 축전기와 트랜지스터로 이뤄진 미세한 셀이 빼곡히 배열된 구조다. 축전기를 물탱크, 트랜지스터를 그 밸브라고 보면 물이 가득 차 있으면 1, 다 빠지면 0을 저장한 셈이다. 문제는 이 물탱크가 완전히 밀폐되지 않아 시간이 지나면 물이 새어 나간다는 점이고, 그래서 주기적으로 전하를 보충하는 리프레시가 필요하다. 전원을 끊으면 내용이 모두 날아가는 휘발성이지만, 같은 휘발성인 S램보다 훨씬 큰 용량을 싸게 만들 수 있고 비휘발성인 낸드 플래시보다 읽고 쓰기가 훨씬 빠르다.

제조 쪽으로 넘어가면 웨이퍼 위 좁은 면적에 얼마나 많은 셀을 집적하느냐가 경쟁력이다. 예전에는 선폭을 30나노, 20나노처럼 숫자로 표기했지만 이제는 그 수치만으로 실제 공정 기술을 표현하기 어려워졌다. 그래서 메모리 회사들은 1x, 1y, 1a, 1b처럼 세대를 구분하는 호칭을 쓴다. 미세화를 밀어붙이는 이유는 같은 웨이퍼에서 더 많은 칩을 뽑아 싸게 팔 수 있고 동작 전압과 속도까지 개선되기 때문인데, 미세해질수록 결함 관리가 어려워지고 장비와 기술도 복잡해져 업체 간 연구개발 경쟁이 치열하다.

같은 D램이라도 어디에 쓰이느냐에 따라 지향점이 갈린다. PC와 서버용 DDR은 클럭 신호의 상승과 하강을 모두 써서 한 주기에 두 배의 데이터를 보내는 방식으로, 세대가 올라갈수록 속도와 전압, 핀 배열이 바뀌어 왔다. 모바일용 LPDDR은 전력 절감이 최우선이라 전압부터 크게 낮췄고, 슬립 모드와 노이즈 억제로 불필요한 소모를 줄인다. 그래픽용 GDDR은 반대로 속도가 최우선이라 전력과 발열을 감수하는데, 그래픽 카드에 거대한 방열판과 팬이 달리는 이유가 여기에 있다. GDDR6X는 0과 1 대신 네 단계 높낮이로 신호를 실어 한 번에 두 배의 정보를 보내는 방식을 썼다.

요즘 가장 주목받는 HBM은 여러 D램 칩을 수직으로 쌓아 올리는 3D 적층 구조를 택한다. 다른 계열이 평면에 펼쳐진다면 HBM은 고층 빌딩처럼 층층이 쌓아 대역폭을 극단적으로 끌어올린다. 핵심 기술인 실리콘 관통 전극은 건물의 엘리베이터처럼 칩 내부를 수직으로 뚫어 층간 데이터 이동을 초고속으로 만든다. 마지막으로 LLW D램은 지연 시간을 줄이는 데 초점을 맞춘다. VR 헤드셋에서 고개를 돌리는 순간 화면이 바로 따라오지 않으면 멀미가 나듯, AR과 VR, 로보틱스, 자율주행 센서처럼 즉각 반응해야 하는 환경에서는 대역폭보다 응답까지 걸리는 시간이 핵심이 된다.

주요 인사이트

• 메모리를 고를 때 '더 빠른 것이 더 좋은 것'이라는 단일 기준은 성립하지 않는다. 어떤 상황에서는 전력이, 어떤 상황에서는 대역폭이, 또 어떤 상황에서는 지연 시간이 핵심이 되면서 계열마다 목표 자체가 갈라진다.
• 공정 세대 호칭이 나노미터에서 1x, 1y로 옮겨 간 것은 마케팅 편의가 아니라 측정 기준의 문제다. D램은 로직 반도체와 공정 적용 방식이 달라 나노미터 숫자를 공개해도 경쟁사끼리 단순 비교하기 어렵다.
• 스마트폰에서 앱이 자꾸 새로 고쳐지거나 뻗는 현상은 D램 공간 부족의 증상이다. 담아 둘 자리가 모자라 이미지를 저장 장치에서 반복해 불러오기 때문인데, 일상적 체감과 메모리 구조가 곧바로 연결되는 지점이다.
• LPDDR이 모바일 전용이라는 인식도 이미 옛말이 됐다. AI 데이터센터 제품에서 GPU의 과도한 전력 소모에 대응해 저전력으로 용량을 확보하는 수단으로 쓰이고 있어, 전력이라는 제약이 서버까지 올라온 셈이다.
• LLW D램은 애플 비전 프로에 SK하이닉스 제품이 실린 것으로 알려져 있다. 지연 시간을 우선하는 메모리가 실제 소비자 기기에 자리를 잡기 시작했다는 신호다.

자주 묻는 질문

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