생성형AI 스마트폰 등장, 메모리 반도체 수요 폭증?

[중소기업투데이 이상영 기자] 최근 스마트폰 시장이 정체되면서, 이를 돌파하기 위해 삼성, 애플을 비롯한 글로벌 메이커들은 생성형 AI를 접목하고 있다. 생성형 AI 스마트폰이 본격적으로 상용화될 경우, 반도체 산업을 새롭게 활성화시킬 기회로 전망되고 있다.

생성형 AI 스마트폰이 등장하면서 특히 메모리 반도체에 대한 수요가 증가할 것으로 전망된다. 이는 AI를 디바이스에 심는 ‘온디바이스AI’ 기술로 전환하는 셈이다.

이미 반도체 업계에선 고성능 생성 AI 기능을 수용하고 처리할 수 있는 메모리 연구 개발에 박차를 가하고 있다. 또 기존 시스템 반도체 성능도 끌어올릴 수 있는 기술도 새로운 경쟁의 변수가 되고 있다.

애초 AI 연산 처리를 위해서는 ‘모바일 애플리케이션 프로세서 성능’ 외에도 메모리 속도와 용량이 높아져야 한다. 또 기존 제품보다 월등히 빠른 반응속도를 위해 전력 소모는 낮고, 크기도 더 작은 반도체가 필요한 상황이다.

종래 서버 AI는 복잡한 연산을 위해 클라우드를 거쳐야 한다. 그러나 ‘온디바이스 AI’는 수억 개의 연산을 기기에서 바로 수행, 전력을 많이 소모하지 않으면서 대용량 데이터를 고속으로 연산할 수 있다.

이를 위해서는 연산을 보조하는 D램의 성능 역시 필수적으로 고도화되어야 한다. 반도체 업계에선 이를 염두에 둔 성능 고도화 경쟁이 벌써 시작되고 있다.

‘온디바이스AI’에 최적화된 D램은 로직과 메모리를 수직 배열해 전기신호 전달 경로를 짧게해 전력소모를 최소한으로 낮춘다. 이에 데이터처리 속도가 빨라지고, 생성형 AI와 같은 고성능 작업에 적합한 수직 적층기술이 급부상할 것으로 전망된다.

이미 삼성전자는 이같은 변화를 예상하고, 2024년 말 양산을 목표로 LLW(Low Latency Wide IO·저지연성와이드IO) D램을 개발 중이다.

LLW는 정보가 들어오고 나가는 통로인 입출구(I/O)를 늘려 기존 모바일용인 저전력 LPDDR에 비해 대역폭을 높인 특수 D램이다. 이 경우 대역폭은 다수의 입출구에 의해 전송속도가 빨라지기 때문에 기기에서 실시간으로 생성되는 데이터를 처리하는 데 훨씬 유리할 수 밖에 없다.

삼성전자는 2020년 이전부터 dlall ‘온디바이스 AI’ 경량화 알고리즘을 개발해 시스템온칩(SoC)과 메모리·센서에 적용한 바 있다.

이같은 ‘온디바이스 AI’용 반도체 경쟁력을 바탕으로 2024년에는 삼성전자가 최근 자체 개발한 생성형 AI ‘삼성 가우스’를 모바일 제품에 탑재, 본격적인 시장 선점에 나설 것으로 예상된다.

SK하이닉스 역시 모바일 D램 중 가장 빠른 초당 기가비트 전송 속도(bps)를 갖춘 특수 D램 ‘LPDDR5T’를 연말부터 양산, 급변하는 모바일 시장에 대응한다는 계획이다.