삼성전자, AI 가속기 위에 쌓는 차세대 메모리 ‘zHBM’ 첫 공개

핵심요약

기사 핵심 요약

zHBM은 삼성전자가 공개한 차세대 3D 메모리 기술로, 기존 HBM과 달리 AI 가속기 칩 위에 메모리를 직접 수직으로 쌓아 올리는 구조가 특징이다. 이 기술은 데이터 이동 거리를 단축해 HBM5 대비 성능을 최대 8배, 전력 효율을 3배 높여 AI 반도체 시장의 병목 현상을 해결할 것으로 기대된다.

• 삼성전자, FMS 2026에서 AI 가속기 위에 수직 적층하는 'zHBM' 최초 공개
• zHBM, 기존 HBM5 대비 성능 최대 8배, 전력 효율 3배 향상 목표
• 온디바이스 AI용 'zNAND-O'와 400단 이상 'V10 낸드' 기술도 함께 발표

삼성전자, FMS 2026서 차세대 AI 메모리 ‘zHBM’ 공개

삼성전자가 차세대 인공지능(AI) 메모리 ‘zHBM’ 기술을 공개하며 AI 반도체 시장의 새로운 비전을 제시했다. 삼성전자는 8월 4일(현지시각) 미국 캘리포니아주 산타클라라에서 개막한 ‘FMS(Future of Memory and Storage) 2026’에서 zHBM의 모형(목업)을 업계 최초로 선보였다. 이번 행사는 8월 6일까지 진행된다.

행사 첫날 기조연설자로 나선 이진엽 삼성전자 플래시개발실 부사장과 김경륜 D램개발실 상무는 ‘AI 혁신을 이끄는 메모리·스토리지 3D 아키텍처’를 주제로 zHBM과 같은 신기술의 방향성을 설명했다. 삼성전자는 이번 행사에서 약 20평 규모의 전시 공간을 마련하고 30여 종의 차세대 메모리 제품을 전시했다.

AI 가속기 위에 수직으로 쌓는 3D 메모리, zHBM

zHBM은 기존 고대역폭메모리(HBM)와 달리 AI 가속기 칩 위에 메모리를 직접 수직으로 쌓아 올려 데이터 이동 거리를 획기적으로 줄이는 3D 적층 메모리 기술이다. 이 구조는 프로세서와 메모리 사이의 물리적 거리를 단축시켜 데이터 병목 현상을 해소하고 대역폭과 전력 효율을 동시에 높이는 것을 목표로 한다.

특히 zHBM은 고객사의 필요에 따라 구조와 기능을 맞춤형으로 설계할 수 있다는 장점이 있다. 메모리와 AI 가속기 사이에 위치하는 ‘인터레이어’에 특정 기능을 수행하는 설계자산(IP)을 추가해 메모리 용량을 확장하거나 가속기의 성능을 보완하는 것이 가능하다. 삼성전자는 향후 AI 프로세서 업체 등 고객사와의 공동 연구를 통해 가속기와 메모리 구조를 최적화하며 zHBM의 성능을 극대화할 계획이라고 밝혔다.

성능 8배, 전력효율 3배 향상 목표

삼성전자는 zHBM을 적용할 경우 현재 개발 중인 8세대 HBM인 HBM5와 비교해 최대 8배 높은 성능을 제공할 수 있다고 설명했다. 데이터 이동 거리가 짧아지면서 전력 대비 성능은 최대 3배 높아지고, 열 발생을 억제하는 열저항은 절반 이하로 낮아져 AI 데이터센터의 고질적인 문제인 발열과 전력 소모를 크게 개선할 수 있다.

zHBM과 HBM5 성능 비교 (삼성전자 발표 기준)

구분	성능(대역폭)	전력 대비 성능	열저항
zHBM (HBM5 대비)	최대 8배 향상	최대 3배 향상	50% 이하 감소

zHBM의 상용화는 AI 프로세서 업체와의 긴밀한 협력을 통한 생태계 구축이 관건이 될 전망이다.

온디바이스 AI 겨냥 ‘zNAND-O’와 400단 ‘V10 낸드’

zNAND-O는 기존 수직구조 낸드(V낸드)에 실리콘관통전극(TSV) 기술을 결합하여 반도체 칩 4개 또는 8개를 수직으로 쌓아 올린 온디바이스 AI용 고성능 낸드플래시 메모리다. 삼성전자는 zHBM 외에도 zNAND-O와 차세대 V낸드 기술을 함께 공개하며 메모리 포트폴리오를 과시했다. 이름의 ‘O’는 온디바이스(On-device) AI 환경에 최적화되었다는 의미를 담고 있다.

이와 함께 업계 최초로 400단 이상 셀을 적층한 10세대 V낸드 ‘V10 BV-NAND’도 공개했다. BV(Bonding Vertical)는 데이터 저장 공간인 셀 영역과 주변 회로를 따로 제작한 뒤 수직으로 접합하는 기술이다. V9 낸드 대비 집적도를 약 58% 높여 같은 면적에 더 많은 데이터를 저장할 수 있게 했다. 이는 낸드 적층 단수가 높아질수록 심화되는 공정 난도와 칩 두께 문제를 해결할 핵심 기술로 평가받는다.

미래 메모리 로드맵과 ‘원스톱 솔루션’ 전략

삼성전자는 이번 행사에서 HBM5, LPDDR5X-PIM 등 미래 메모리 시장을 이끌어갈 다양한 솔루션을 함께 전시하여 AI 시대 종합 반도체 기업으로서의 역량을 강조했다. 신규 열관리 기술 ‘히트 패스 블록(HPB)’을 적용한 HBM5 목업은 HBM 내부 발열을 효과적으로 제어해 더 높은 대역폭과 적층 용량을 구현하기 위한 기술이다.

LPDDR5X-PIM은 메모리 내부에 연산 기능을 탑재한 PIM(Processing-in-Memory) 기술이 적용된 제품으로, 프로세서와 메모리 간 데이터 이동을 줄여 처리 속도와 전력 효율을 높인다. 이 외에도 빠른 읽기 속도를 강화한 차세대 기업용 SSD ‘PM1763’과 대규모 AI 학습용 초고용량 SSD ‘BM1773’도 함께 선보였다.

삼성전자는 메모리뿐만 아니라 시스템반도체, 파운드리, 첨단 패키징 사업부를 모두 갖춘 강점을 활용해 고객사의 AI 반도체 설계부터 양산까지 전 과정을 지원하는 ‘원스톱 솔루션’을 제공한다는 전략이다. 이를 통해 제품 개발 기간을 단축하고 성능과 효율을 극대화하여 AI 반도체 시장을 선도해 나갈 계획이다.

자주 묻는 질문

zHBM이 기존 HBM과 가장 다른 점은 무엇인가요?

가장 큰 차이점은 적층 구조입니다. 기존 HBM이 AI 가속기 칩 옆에 수평으로 배치되는 2.5D 구조인 반면, zHBM은 AI 가속기 칩 위에 직접 메모리를 수직으로 쌓는 3D 구조를 채택해 데이터 이동 거리를 획기적으로 줄였습니다.

zHBM의 성능은 어느 정도 향상되나요?

삼성전자는 HBM5와 비교해 zHBM의 성능(대역폭)이 최대 8배, 전력 대비 성능은 최대 3배 향상될 수 있다고 밝혔습니다. 또한, 발열을 억제하는 열저항은 절반 이하로 감소합니다.

함께 공개된 V10 BV-NAND는 어떤 기술인가요?

V10 BV-NAND는 삼성전자가 업계 최초로 공개한 400단 이상의 10세대 V낸드 기술입니다. 셀과 회로를 분리 제작 후 수직으로 접합하는 기술을 적용해, 이전 세대보다 데이터 집적도를 약 58% 향상시킨 것이 특징입니다.