"전력소모 최대 96% 절감 가능"…삼성, 낸드반도체 기술 원리 규명

상용화 땐 스마트폰 사용시간 쑥
'전기먹는 하마' AI데이터센터
운영 비용도 대폭 절감 기대

삼성전자가 기존 낸드플래시 대비 전력 소모를 96% 절감할 수 있는 기술 원리를 세계 최초로 찾아냈다. 이 기술이 상용화되면 스마트폰 노트북 등 모바일 기기의 배터리 사용 시간을 늘리고, 인공지능(AI) 데이터센터는 전력을 덜 소모해 운영 비용을 크게 절감할 수 있다.

삼성전자는 자사 뉴스룸을 통해 SAIT(옛 삼성종합기술원)와 반도체연구소 소속 연구진 34명이 공동 저자로 참여한 ‘저전력 낸드플래시 메모리용 강유전체 트랜지스터’ 논문이 세계적 학술지 ‘네이처’ 12월호(11일 발간)에 게재된다고 27일 발표했다.

전원이 꺼져도 정보가 유지되는 비휘발성 메모리 반도체인 낸드플래시는 저장 용량을 늘리려면 읽기·쓰기 전력 소모가 함께 증가하는 한계가 있었다. 연구팀은 강유전체라는 새로운 소재와 산화물 반도체를 결합해 전력 효율을 대폭 끌어올릴 실마리를 발견했다고 설명했다.

이 연구를 통해 삼성은 기존 대비 셀 스트링 동작에서 전력 소모를 최대 96% 절감할 수 있는 가능성을 제시했다. 현존 최고 수준인 셀당 5비트(bit)의 고용량을 확보하는 동시에 전력 소모를 기존 대비 줄일 길을 찾아낸 것이다.

업계는 이번 기술이 반도체 시장의 ‘게임체인저’가 될 수 있다고 보고 있다. 데이터센터부터 모바일까지 전 산업 영역에서 전력 효율을 크게 높일 수 있어서다. AI 데이터센터는 전체 운영 비용의 20~30%가 전기요금이다.

낸드는 AI로 생성되는 방대한 데이터를 빠르게 저장할 수 있는 수단으로 꼽히며 중요성이 날로 커지고 있다. 시장조사업체 옴디아에 따르면 글로벌 낸드 시장은 지난해 656억달러에서 2029년 937억달러로 커지고, 같은 기간 출하량은 연평균 17.7% 증가할 것으로 전망된다.

삼성은 낸드 기반 고용량 저장장치인 솔리드스테이트드라이브(SSD)를 통해 AI 데이터센터 시장을 공략하고 있다. 올 2분기 삼성은 세계 낸드 시장에서 32% 점유율로 1위를 차지했다. 이 기간 낸드 매출은 전 분기 대비 23.8% 증가한 52억달러(약 7조6000억원)로 집계됐다.

박의명 기자 uimyung@hankyung.com