올해 메모리 반도체가 지난 해 업계의 예측처럼 활발한 모습을 띄고 있다. 특히 국내 메모리 반도체 시장은 반도체 무역흑자의 대부분을 차지하며 호황을 이어가는 중이다. 해당 기사에서 메모리 반도체의 시장 상황과 함께 앞으로 관련 시장 및 기술이 어떤 모습을 보일지 짚어보고자 한다.
증권가와 언론에서는 작년부터 올해의 메모리 반도체 시장이 호황을 이룰 것이라는 예측을 내놓았다. 실제로 현재 국내 반도체 부문 무역수지 흑자가 지난해의 전체 흑자 규모를 넘어섰는데, 이중 메모리 반도체의 흑자가 국내 무역 흑자의 거의 절반 가까이를 차지하기도 했다.
최근에는 디램익스체인지(DRAMeXchange)에서 DRAM 공급 상위 3개 업체(삼성전자, SK 하이닉스, 마이크론)의 2분기 DRAM 매출이 30.1% 증가했다는 발표를 내놓았다. 서버 DRAM 제품의 ASP가 계속해서 공급 부족을 겪었기 때문.
낸드 플래시 매출도 8% 이상 증가했다. 올해 2분기에 낸드 플래시 시장이 공급을 타이트하게 유지한 결과 다양한 낸드 플래시가 계절적인 역풍에도 불구하고 매출 성장을 이끌었다. 3분기에도 모바일 제품과 SSD의 계약 가격이 소폭 상승할 것으로 보아 매출 실적은 앞으로 계속 올라갈 것으로 예상된다.
디램익스체인지에서 발표한 주요 업체별 메모리 반도체 실적 상황을 살펴보자. 먼저 삼성전자는 2분기 낸드 플래시의 매출이 1분기 대비 11.6% 증가한 47억 달러를 기록했다. 삼성전자는 일반적인 공급 부족 외에도 대용량 엔터프라이즈급 SSD의 출하량이 좋았고 전체 제품 믹스의 균형도 괜찮은 편이였다.
SK 하이닉스는 중국 스마트폰 브랜드의 수요가 예상보다 낮아 2분기 낸드 플래시 비트 출하량이 1분기 대비 6% 감소했다. 하지만 전반적인 공급 부족과 낮은 재고 수준이 낸드 플래시 제품의 ASP가 8% 정도 증가하며 공급 이익률은 여전히 높은 수준을 유지하고 있다.
웨스턴 디지털도 지난 해 SanDisk를 인수한 후 상승세를 보이고 있다. 웨스턴 디지털은 PC OEM 시장의 약한 수요에 대응해 모바일 스토리지 시장에 집중했고, 이로써 2분기 낸드 플래시 매출 중 50% 이상을 모바일 스토리지 제품이 차지했다.
마이크론은 엔터프라이즈급 SSD의 수요가 증가함에 따라 2분기 낸드 플래시 매출이 대폭증가했다. 더불어 마이크론의 2분기 낸드 플래시 비트 출하량도 순차적으로 증가했는데, 종합적으로 2분기 낸드 플래시 매출이 1분기 대비 무려 20.8%나 올라 비즈니스에 호황을 띄고 있다.
메모리 반도체의 호황이 이어짐에 따라 향후 관련 기술 로드맵에 관심이 쏟아지고 있다. 세계 최대의 플래시 메모리 업계 행사인 ‘플래시 메모리 서밋 2017(Flash Memory Summit 2017)’에서 이러한 업계의 관심을 살펴볼 수 있었다. 지난 8일부터 10일까지 3일간 미국 산타클라라 컨벤션 센터에서 치러진 이 행사를 통해 메모리 반도체의 트렌드를 살펴봤다. 올해 플래시 메모리 서밋에는 삼성, 도시바, SK 하이닉스를 비롯한 총 110개의 업체가 참가해 다양한 메모리 신기술을 선보였다.
삼성전자, 세계 최초로 ‘1TB 반도체’ 발표
삼성전자는 행사 첫날 세계 최대 용량의 V낸드와 차세대 SSD 솔루션을 처음으로 공개했다. 삼성전자가 공개한 새로운 낸드는 데이터를 저장하는 ‘3차원 셀(celld)’ 용량을 기존 512GB보다 2배 들린 ‘1TB 낸드’이다. 이 제품은 16단을 적층해 하나의 패키지로 2TB를 만들 수 있어 SSD의 용량을 획기적으로 늘릴 수 있을 것으로 예상된다. 1TB V낸드가 적용된 최대용량의 SSD 제품은 2018년에 본격 출시될 예정이라고 한다.
함께 발표한 신규 SSD 규격인 ‘NGSFF SSD’는 서버 시스템 내 저장장치의 공간활용도를 극대화할 수 있을 것으로 보인다. 기존 M.2 SSD로 구성된 시스템을 새롭게 발표한 ‘NGSFF SSD’로 대체하면 동일 시스템 공간 기준 저장용량을 4배까지 향상시킬 수 있다. 이번 서밋에서 삼성전자는 16TB ‘NGSFF SSD’ 36개를 탑재한 576TB 레퍼런스 시스템(1U)을 공개했다. 삼성전자에 따르면 해당 기술을 적용한 2U 시스템을 통해 1PB(페타바이트)의 스토리지 시스템을 구현할 수 있다고 한다. NGSFF SSD는 올해 4분기부터 양산을 시작해 고객 수요에 대응하고, 내년 1분기에 JEDEC 표준화를 완료해 데이터센터 및 다양한 서버 고객들이 더욱 효율적으로 시스템을 구출할 예정을 갖고 있다.
Z-SSD, 응답속도 최대 12배 향상
위 제품들과 함께 발표된 ‘Z-SSD’는 최적화된 동작회로를 구성해 성능을 극대화한 하이엔드 SSD 제품으로, 기존 NVMe SSD 대비 읽기 응답속도가 7배 빠른 15μs이다. 읽기와 쓰기를 반복하는 시스템 환경에서는 최대 12배까지 향상된 응답속도 구현이 가능하다.
Z-SSD는 실시간 데이터 분석, 고성능 서버용 캐시 등 빠른 응답성이 요구되는 분야에 적합하다. 이 제품은 작년 플래시 메모리 서밋에서 처음 발표됐으며, 현지 Z-SSD 샘플을 통해 다양한 업체들과 협력방안을 논의하고 있다.
▲ 기존 NVMe SSD 제품 대비 성능을 획기적으로 향상시킨
삼성전자 하이엔드 SSD 제품 ‘Z-SSD’ 이미지
신개념 저장방식, ‘Key Value SSD’
서밋에서 발표된 삼성전자의 또 하나의 솔루션 ‘Key Value SSD’는 비정형 데이터 저장에 적합하다. 기존 SSD의 경우 다양한 종류와 크기의 데이터를 저장할 때 특정 크기로 변환해 저장하는 방식을 사용하고 있다. 하지만 삼성전자의 이 기술은 별도의 전환 과정 없이 다양한 데이터를 있는 그대로 저장할 수 있어 시스템의 데이터 입출력 속도를 높일 수 있고 SSD의 수명 또한 향상시킬 수 있다.
삼성전자의 진교영 메모리사업부장은 “지속적인 V낸드 솔루션 개발을 통해, 고객 가치를 극대화하고, 향후 AI, 빅데이터 등 미래 첨단 반도체 수요에 선제적으로 대응해나갈 것”이라고 밝혔다.
차세대 엔터프라이즈에 활용할 수 있는 고성능 스토리지 소개한 자일링스
FPGA, SoC 등 올 프로그래머블 반도체를 제공하는 업체인 자일링스(XILINX)도 이번 플래시 메모리 서밋 2017에 참여해 재구성가능한 스토리지 가속 솔루션을 선보였다. 자일링스와 에코시스템 협력사들은 프레젠테이션과 데모를 통해 현재 및 차세대 엔터프라이즈와 데이터센터 애플리케이션에 활용 가능한 고성능 스토리지 솔루션을 집중 조명했다.
이번 서밋에서 소개된 자일링스® NVMe-over-Fabrics 래퍼런스 디자인은 설계자들에게 확장 가능한 스토리지 솔루션을 구현하고 맞춤화형 가속 기능을 해당 스토리지 어레이에 통합할 수 있는 유용한 플랫폼을 제공하는 것이 특징이다. 이 레퍼런스 디자인은 전용 x86 프로세서나 외부 NIC가 필요 없기때문에 고도로 집적됐고 안정적이며 비용 효율적인 솔루션을 가능하게 한다.
서밋에서는 NVMe-over-Fabtic과 함께 데이터 기반 애플리케이션용 연산 스토리지 서브시스템도 함께 시연됐다. ScaleFlux CSS(Computational Storage Subsystem)는 연산 및 스토리지 I/O 병목 현상을 독창적인 방식으로 해결한다. CSS 압축은 소프트웨어 솔루션에 의해 발생하는 값비싼 CPU 오버헤드 없이도 처리량을 높여주기 때문에 성능 저하 없이 용량을 활용할 수 있다.
멀티소스 플래시를 위한 프로그래머블 컨트롤러도 소개됐다. 벌리우드(Burlywood)의 TrueFlash 모듈식 컨트롤러 아키텍처는 새로운 NAND 채택을 위한 신제품 출시를 가속시켜 주는 동시에 클라?, 올-플래시-어레이, 하이커-컨버지드 OEM 고객에게 비용과 성능면에서 이점을 제공할 것으로 보인다.
NVMe 디자인 기술 로드맵 주목
올해 플래시 메모리 서밋 2017에는 삼성전자와 자일링스 외에도 수퍼마이크로컴퓨터(Super Micro Computer), 웨스턴디지털 등 다양한 기업이 참여해 플래시 메모리 관련 기술들을 선보였다. 수퍼마이크로컴퓨터는 자사의 페타바이트 규모 올플래시 비휘발성 고속 메모리(NVMe) 시스템을 선보이며 인텔의 기술 파트너로서의 역할을 발표했다. 수퍼마이크로컴퓨터의 NVMe 기술은 첨단 컴퓨팅용 데이터 스토리지 장비에 최선의 레이턴시를 구현하고 더 빠른 CPU를 탑재하기 위해 개발됐다.
웨스턴디지털도 향상된 저장 용량을 제공하는 플래시 메모리 아키텍처를 공개했다. 웨스턴디지털이 발표한 BiCS3 X4 기술은 기존 칩 대비 50% 높은 단일 침 저장 용량을 제공해, 향후 96단 3D 낸드(BiCS4)를 비롯한 차세대 3D 낸드 기술에도 탑재할 수 있을 것으로 예상된다.
자일링스와 수퍼마이크로컴퓨터가 선보인 NVMe는 미래 기술 로드맵에서 매우 중요한 부분이다. NVMe는 플래시 메모리 및 SCM 기반 스토리지와 통신하기 위한 새로운 표준 프로토콜로, 모든 제조사들이 이 기술을 자사 제품에 통합하고 있다. 여러 업체의 듀얼 포트 NVMe SSD가 출시됨에 따라 NVMe SSD의 핫스왑 기능이 기업 스토리지 시스템의 NVMe로 신속하게 전환됐다. NVMe와 함께 주요 기술 화두로 떠오르고 있는 NVMe-over-Fabrics (NVMe-oF)는 네트워크를 통해 스토리지에 액세스하는 새로운 표준이다.
메모리 반도체 뜨거운 감자, 도시바
다수 업체들이 다양한 메모리 반도체 기술을 선보이고 시장도 호황이지만 업계의 가장 큰 관심은 아무래도 도시바메모리 인수전이 아닐까 싶다. 지난 23일 일본 닛케이 신문에서 도시바가 웨스턴디지털과의 협상을 8월 중 타결하는 것을 목표로 마지막 조율에 나섰다고 발표한 것을 보아 도시바메모리는 결국 웨스턴디지털에서 인수하는 것으로 가닥이 잡혀지는 모양새다.
한편 SK 하이닉스는 빨간불이 켜졌다. 반도체 시장에서 삼성전자와 1, 2위를 다투고 있는 기업이지만 메모리 반도체 시스템 부분으로는 기술이 부족한 편이다. SK 하이닉스가 도시바메모리를 인수하며 메모리 반도체 부문에서 반등하고자 했지만 현재 상황으로는 어려울 것으로 예상된다.
이제 3분기는 반도체의 성수기라고 할 수 있는 시즌이다. 주요 전자 기업, 특히 최신 스마트폰 출시를 예정하고 있는 기업들은 현재 재고 확보 활동을 강화하고 있다. 또한 데이터 센터의 수요가 높아짐에 따라 엔터프라이즈급 SSD의 출하량이 급격히 증가하고 있는데, 낸드 플래시 가격도 공급이 부족한 상황에서 지속적으로 이익을 얻기 때문에 3분기에 매출이 대폭 상승할 것으로 예상된다.
