AI, 딥러닝, 5G/6G 개화 등으로 IT 고사양화는 정해진 미래로 보인다. 그에 따른 고사양의 메모리 반도체 또한 함께 성장할 것이다.
따라서 고사양 메모리 반도체인 DDR5와 HBM에 대해 공부해 보자.
DDR램의 변천사
DDR램은 Double date rate의 약자로 기존의 SDR램에 비해 2배 빠른 속도로 데이터를 전송할 수 있게 되었다.
SDR램은 DDR램으로 대체되고,
DDR램은 DDR → DDR2 → DDR3 → DDR4 → DDR5로 점차 성능 개선품을 이루어왔다.
버전이 상승할수록 소비전력은 줄어들고 용량과 대역폭은 늘어난다.
한마디로 성능이 우수해진다는 의미이다.
현재에 대부분 우리가 사용하는 메모리는 DDR4이고, DDR5가 점차 점유율을 올리며 DDR4에서 DDR5로의 전환이라는 시기를 맞이하고 있다.
DDR4에서 DDR5로 전환
시장조사업체 옴디아에 따르면 23년 D램 시장에서 DDR5가 차지하는 비중은 12%로 22년 3% 대비 4배 성장할 전망이다. 그리고 24년에는 27%까지 늘어날 것으로 예상한다.
서버용 D램 시장에서 DDR5의 점유율은 22년 4분기 1%에서 23년 1분기 3%로 늘었다. 빠르게 점유율을 널려갈 예정이며 24년에는 DDR5 점유율이 51%, DDR4 점유율 49%로 DDR5가 DDR4 점유율을 넘어설 것으로 내다봤다.
22년의 DDR4와 DDR5의 가격추이를 보면
지난 한 해 동안 메모리 업황이 꺾이며 DDR5와 DDR4의 가격 차이도 대폭 축소되었다.
DDR5 조차도 메모리 반도체 한파를 이겨내지 못한 것으로 볼 수 있다.
결국 서버, PC, 모바일 등 전방 수요가 회복된다면 DDR5의 가격도 올라가고
DDR5 전환 시 관련 부품주들의 이익률도 개선되겠지만, 전방 수요가 회복되기 전에는 이익률 개선이 당장 힘들 수 있겠다는 생각이 든다.
HBM 이란? 고대역폭 반도체
HBM은 고대역폭 반도체로 기존 DRAM 대비 더 성능이 뛰어난 메모리이다.
AI 연산에 전통적 파(FAR) 메모리는 서로 간 위치가 너무 멀어 속도를 따라가지 못했고, 이로 인해 각광받게 된 것이 니어(NEAR) 메모리이다.
HBM은 기존 D램보다 데이터 전송속도가 훨씬 높다. 하이닉스에서는 최근 신규 HBM3를 출시하며 고사양 메모리 반도체의 선구자적 입지를 공고히 하였다.
HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 쌓은 뒤, 곳곳에 구멍을 뚫어 수많은 핀을 연결할 수 있게 한다.
AI 연산에 필요한 GPU, GPU를 지원하기엔 HBM이 제격
AI연산에는 병렬연산이 유리한데 그 이유는 방대한 양의 데이터를 동시에 계산하며 스스로 추론하기 때문에 아주 어려운 연산을 한 명이 풀어내는 개념의 CPU보다는 간단한 연산을 여러 명이서 동시에 빠르게 풀어내는 개념인 GPU가 유리하다.
그래서 최근 GPU 시장 1위 엔비디아가 CHAT GPT 관련 테마로 주가가 올랐었다.
그래픽용 D램 GDDR과 HBM의 차이
GDDR D램은 GPU 주변에 탑재된 그래픽용 D랩입니다. GPU와 GDDR 사이 거리는 D램 모듈보다는 가깝지만 정말 가깝다고 하기에는 조금 아쉽다. 용량도 GDDR6 하나당 2GB로 GPU 주변 12개의 GDDR이 놓일 수 있어 총 24GB 수준. 초거대 AI 구현에 필요한 데이터 저장 창고로는 뭔가 부족하다.
이러한 GDDR의 아쉬운 점을 개선한 게 HMB이라 할 수 있다. GDDR보다 GPU와 거리도 가깝고 적층이 가능해서 2GB D램 12개를 수직으로 쌓아 24GB를 만들어 1개의 HBM3가 된다. 아까 살펴본 GDDR의 경우는 12개가 모여 24GB가 되는데 반해 HBM3는 1개로만 동일 용량을 낼 수 있는 것이다. HBM은 GPU 주변에 4개가 탑재될 수 있어 총 96GB의 용량이 장착되는 셈.
SK하이닉스가 생산 시작한 HBM3
SK하이닉스는 2013년 HBM을 처음 개발했다. 그리고 그 상위 버전인 HBM3의 생산을 최근 발표했고 마이크론과 삼성전자는 올해 말쯤 양산할 것으로 보인다.
하이닉스는 HBM시장에서 50% 이상 점유율을 노리며 확실한 리더십에 도전한다.
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