AI 반도체 수요 폭증…D램 이어 낸드도 주도권 경쟁 가열

AI 서버에 고성능 SSD 탑재…온디바이스 AI도 낸드 수요 끌어올려
삼성, 290단 9세대 V낸드 양산…하이닉스, 온디바이스 AI용 낸드 개발

인공지능(AI)용 메모리 반도체 시장에서 고대역폭 메모리(HBM)로 대표되는 D램에 이어 낸드플래시(이하 낸드) 경쟁도 치열해지고 있다.

휘발성 메모리인 D램은 방대한 데이터를 실시간으로 빠르게 처리하는 데 필요하며, 비휘발성 메모리인 낸드는 데이터 저장장치에 주로 쓰인다.

다양한 분야에서 AI 수요가 폭증하면서 이에 대응할 고성능·고용량 솔리드스테이트드라이브(SSD) 등 낸드 제품 수요 역시 가파르게 늘고 있다.

◇ SSD 등 낸드 리더십 확보 경쟁 치열
19일 업계에 따르면 삼성전자와 SK하이닉스는 AI 수요 증가에 발맞춰 고성능·고용량 낸드 기술 및 제품의 경쟁력 확보에 열을 올리고 있다.

삼성전자는 지난 4월 업계 최초로 '1Tb(테라비트) TLC(Triple Level Cell) 9세대 V낸드' 양산을 시작하며 초격차 기술력을 강조했다.

낸드 적층 경쟁이 치열한 가운데 삼성전자는 현재 주력인 236단 8세대 V낸드의 뒤를 잇는 290단 수준의 9세대 V낸드를 발표하며 선공에 나섰다.

9세대 V낸드는 차세대 낸드플래시 인터페이스 '토글(Toggle) 5.1'이 적용돼 8세대 V낸드 대비 33% 향상된 최대 3.2Gbps(초당 기가비트)의 데이터 입출력 속도를 구현했다.

삼성전자는 9세대 V낸드를 통해 AI용 SSD 시장을 선도하면서 2분기 중 초고용량 64TB(테라바이트) SSD 개발과 샘플 제공에 나선다는 계획이다.

김재준 삼성전자 메모리사업부 전략실장(부사장)은 지난 1분기 실적 콘퍼런스콜에서 "최근 생성형 AI 모델이 진화를 거듭하면서 트레이닝(학습)과 인퍼런스(추론) 분야에서 SSD 공급 요청이 급증하고 있다"고 전했다.

HBM에서 주도권을 확보한 SK하이닉스는 낸드에서도 AI 메모리 시장을 이끌겠다는 포부를 드러내고 있다.

SK하이닉스는 최근 온디바이스 AI 스마트폰에 탑재될 온디바이스 AI용 모바일 낸드 설루션 'ZUFS(Zoned UFS) 4.0' 개발에 성공했다.

ZUFS 4.0은 모바일 기기에서 온디바이스 AI를 구현하는 데 최적화된 플래시 메모리로 업계 최고 성능을 구현했다는 게 회사 측 설명이다.

장시간 사용 환경에서 스마트폰 앱 실행 시간을 기존 UFS 대비 약 45% 향상했으며, 읽기·쓰기 성능 저하 정도가 4배 이상 개선돼 제품 수명도 약 40% 늘었다.

또 SK하이닉스는 경쟁력을 갖춘 고성능 16채널 기업용 SSD(eSSD)와 함께 자회사인 솔리다임의 QLC 기반 고용량 eSSD 판매를 적극적으로 늘릴 계획이다.

아울러 AI용 PC에 들어가는 PCIe 5세대 소비자용 SSD(cSSD)를 적기에 출시해 최적화된 제품 라인업으로 시장 수요에 대응하겠다는 방침이다.

◇ 삼성전자·SK하이닉스, 1분기 동반 낸드 흑자전환
AI는 한동안 극심한 부진을 겪은 낸드 업황에 활기를 불어넣고 있다.

작년까지 약 2년간 글로벌 경기 침체로 인한 전방 IT 수요 부진에 반도체 업황이 직격탄을 맞자 낸드는 업황 악화 주범으로 꼽혔다.

스마트폰과 PC 등 낸드가 탑재되는 IT 제품 수요 둔화로 낸드 가격이 내려가면서 낸드 매출이 급감했기 때문이다.

게다가 D램은 AI 열풍을 타고 HBM 등 고부가 제품 수요가 증가하는데, 낸드는 상대적으로 수요 회복을 이끌 동력도 약한 편이었다.

그러나 AI 서버 구매가 예상보다 폭발적으로 증가하면서 AI 서버에 탑재되는 고성능·고용량 SSD 수요도 가파르게 늘어나기 시작했다.

또 기기 자체적으로 AI를 구동하는 온디바이스 AI를 탑재한 PC와 스마트폰 출시 등도 낸드 수요를 끌어올리고 있다.

이런 분위기를 타고 삼성전자와 SK하이닉스의 낸드 사업도 작년의 대규모 적자에서 벗어나 올해 1분기에 흑자로 전환했다.

시장조사기관 옴디아는 글로벌 낸드 매출이 2023년 387억달러에서 2028년 1천148억달러로 연평균 24% 성장할 것으로 전망했다.

옴디아는 "AI 관련 훈련과 추론에서 수요가 발생하고, 이를 위해 대규모언어모델(LLM)과 추론 모델을 위한 데이터 저장에 더 큰 용량이 필요하다"고 설명했다.

김광진 한화투자증권 연구원은 "그간 낸드는 D램 대비 AI향 수혜 강도가 약해 상대적으로 회복 속도가 더뎠으나, 올해 1분기부터 AI향 수요가 본격적으로 확인되기 시작했다"며 "eSSD를 중심으로 수요가 회복되며 전반적인 가격 상승을 이끌고 있다"고 진단했다.

/연합뉴스