내년 출시 예정인 엔비디아의 인공지능(AI) 노트북용 그래픽처리장치(GPU)에 차세대 그래픽 D램인 'GDDR7'이 탑재될 것으로 전망되면서, AI 메모리 시장 경쟁이 한층 더 뜨거워질 전망이다. GDDR은 빠른 처리 속도와 상대적으로 저렴한 원가 때문에 일부 고성능 기기에서 고대역폭메모리(HBM) 대체품으로 주목받고 있다. 메모리 3사인 삼성전자·SK하이닉스·마이크론 모두 올해 하반기 GDDR7 양산 계획을 밝힌 가운데, 엔비디아 제품을 시작으로 GDDR7이 시장 교체 수요를 발생시킬 것으로 예상된다.

3일 업계에 따르면 내년 출시 예정인 엔비디아의 차세대 노트북용 GPU '지포스 RTX50' 시리즈에는 GDDR7이 탑재된다.

GDDR은 GPU에 주로 사용되는 D램으로 동영상·그래픽 처리에 특화된 제품이다. 컴퓨터의 중앙처리장치(CPU)에는 DDR이, 스마트폰의 두뇌로 꼽히는 애플리케이션 프로세서(AP)에는 저전력 특화 D램(LPDDR)이 들어가 성능을 극대화하는 것처럼 GDDR은 GPU가 최상의 능력을 발휘할 수 있도록 돕는다. 최근에는 그래픽을 넘어 AI 분야에서도 활용도가 높은 고성능 메모리로 주목받고 있다.

통상 고성능 AI 서버에 탑재하는 고성능 AI 가속기에는 HBM을 사용하지만, 높은 가격 때문에 모든 AI 가속기가 HBM을 쓸 수 없다. GDDR은 HBM에 비해 저렴한 가격으로 데이터센터, 확장현실(XR), 자율주행, 차량용 인포테인먼트 등 활용처가 넓어지고 있다. 시장조사기관 인더스트리 그로스 인사이츠는 GDDR 시장이 2030년 48억달러(약 6조6000억원)까지 성장할 것이라고 내다봤다.

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GDDR 시장에서는 미국의 마이크론이 앞서 나가는 가운데 삼성전자와 SK하이닉스가 맹추격하는 양상이다. 엔비디아의 GPU에 사용되는 GDDR은 마이크론이 대부분 공급하는 것으로 알려졌다. 하지만 현재 마이크론 GDDR6X의 경우 19~24Gbps(1초당 전송되는 기가비트 단위 데이터) 속도라는 점에서 기술력에서 앞선 한국 기업들이 차세대 제품인 GDDR7 시대 들어서는 판세를 뒤집을 수 있다는 관측이 나온다. GDDR7은 현재 주력 세대인 GDDR6 대비 성능은 50%, 전력 효율은 20% 높아지며 발열도 크게 감소하는 게 특징이다.

가장 먼저 GDDR7 개발 소식을 알린 것은 삼성전자다. 삼성전자는 지난해 7월 업계 최초로 32Gbps GDDR7 D램을 개발했다. 이 제품은 최대 1초당 1.5TB(테라바이트)의 데이터를 처리한다. 이는 30GB 용량의 초고화질(UHD) 영화 50편을 1초에 처리할 수 있는 속도다. 이전 버전인 GDDR6보다 데이터 처리 속도는 1.4배, 전력 효율은 20% 향상됐다. 올 2월에는 국제고체회로학회(ISSCC) 세션에서 37Gbps GDDR7 D램을 처음 시연하기도 했다. 애초 올해 상반기 양산을 계획했다가 고객사와 일정 조율 과정에서 시점이 늦춰져 하반기 양산을 시작할 계획이다.

SK하이닉스는 최근 세계 최고 수준 성능을 구현한 GDDR7을 공개했다. SK하이닉스의 GDDR7은 핀 1개당 32Gbps의 동작 속도를 구현한다. 작동 환경에 따라 최대 40Gbps까지 가능해 초당 최대 1.5TB의 데이터를 처리할 수 있다. 이는 풀HD급 영화(5GB) 300편 분량의 데이터를 1초 만에 처리하는 속도다. 발열 문제를 해결하기 위해 신규 패키징 기술도 도입했다. 3분기 중으로 제품을 양산하겠다는 포부도 밝혔다.

마이크론도 지난해 최대 속도 32Gbps 제품 개발을 마치고 양산을 준비 중이다. 마이크론은 지난 6월 대만에서 열린 '컴퓨텍스 2024'에서 차세대 GDDR7을 소개했다. 최대 속도 32Gbps로, 이전 세대보다 대역폭이 60% 증가했고 전력 효율은 50% 개선됐다고 설명했다. 하반기 시장에 제품을 공급할 예정이다.

업계에서는 엔비디아와 AMD의 차세대 데스크톱 GPU에 어떤 GDDR7 제품이 탑재될지를 주목하고 있다. 업계 한 관계자는 "이미 시장에서는 한국산 GDDR7 제품이 엔비디아와 AMD의 차세대 데스크톱 GPU에 탑재될 것이라고 예상하고 있다"며 "GDDR의 활용처가 점점 늘어나고 있어 HBM과 함께 메모리 3사의 또 다른 격전지로 떠오를 것"이라고 설명했다.

대만 시장조사업체 트렌드포스 역시 "새로운 GPU가 검증 단계에 접어들며 GDDR6보다 20~30% 프리미엄 붙은 GDDR7 생산량이 늘고 있다"며 "3분기에 GDDR7 제품이 출하되면 메모리 평균판매단가(ASP)도 소폭 상승할 것"이라고 전망했다.

한예주 기자 dpwngks@asiae.co.kr
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