[정리노트]새로운 메모리 규격 DDR5의 등장과 반도체 시장에 미칠 영향. 삼성, 하이닉스와 인텔의 상관관계 - Gadget Seoul

시스템 성능을 볼 때, CPU, GPU를 본다. 램은 용량을 보게 된다. 이유는 램의 산업표준화가 잘 되어있기 때문이다.

이 램의 규격을 규정하는 것이 JEDEC이다. 국제반도체표준협의기구 정도? 라고 보면 된다.

최근 DDR5의 표준을 발표했다.

핵심은 DDR4보다 4배 더 커진 용량(16*4=64Gbit), 2배 더 커진 max data rate(3.2*2=6.4Gbps)

앞으로의 이정표라고 생각하면 좋겠다.

 

메모리 이해를 위해 설명하면, 완제품 단계는 모듈이라고 한다. 모듈 안에 D램 칩들이 들어있는 구조이다.

D램 칩 안에는 뱅크로 구성되어있는 DDR이 있는데, DDR4와 DDR5를 비교해보면 다음과 같다.

뱅크의 수가 이전에 비해 2배가 된다. 4*4에서(좌측) 8*4가 되는 것이다. 뱅크의 수가 두배가 되는 것은 추가적으로 용량확장이 가능해진다는 말과 같다. 앞으로 업계의 방향성이라고 생각하면 좋겠다. 용량 뿐만 아니라 효율성 측면에서도 중요하다. 

뱅크에서 한 단계 더 들어가면, D램은 행과 열로 이루어져있는데, 이 행과 열이 메모리 용량을 좌우하는 것이다.

이 수준에서 봤을 때, DDR5가 DDR4보다 행은 2^10->2^11Bits, 열은 똑같다(18)

2배의 열, 2배의 뱅크가 제조사들의 방향성인 것이다.

 

DDR5에서는, 노트북 등의 유딤에 쓰이는 용량이 32->128Gb로 늘어난다. 데이터센터용 램은, 하나의 모듈에서 2TB정도가 가능하게 된다. 칩을 위로 쌓아올리는 다이스태킹을 활용하면.

 

현재 상용화된 디램은 8~16Gbit정도이다. 앞으로 64Gbit로 가려면 어떻게 해야할까?

1. 신뢰도 문제가 있다. -> 전하가 손실이 더 많아지기 때문에 ECC를 탑재하게 된다. 

2. 리프레시 사이클 문제가 있다. ->세임 뱅크 리프레시

디램은 반드시 신호를 Capacitor에 기록해야하는 특성이 있는데, 신호를 기록하는 것을 리프레시라고 한다. 그런데 리프레시를 하는 동안에는 셀의 데이터를 읽고 쓰는 것이 어렵기 때문에, 최대 효율을 위해 이 주기와 시간을 조절하게 된다. 반드시 문제가 발생할 수밖에 없다. 서로 다른 뱅크 안의 메모리도 작업할 수 있는 구조이기 때문이다.(Same Bank Refresh) 같은 번호의 뱅크끼리만 리프레시가 따로 일어나게 할 수 있다는 뜻이다. 이렇게 되면 다른 뱅크끼리는 리프레시가 동시에 일어나지 않게 된다.

 

DDR5의 속도는 어떻게 될까?

그동안 속도향상의 주요 문제가 CPU와 램간의 대역폭 차이를 줄이는 것이었다. 같은 클럭? 으로 동작하기 시작하는 것이 SDRAM. (이 전과 비교해서 동기화된 램이라는 뜻) DDR램은, 이 모든 이전세대와는 다르게, 올라가면서 한 번, 내려가면서 한 번, 총 두번으로 정보를 처리하게 된다.(Double Data Rate DRAM) 이래서 DDR.

DDR4 는 3200의 전송률을 가지는데, DDR5는 6400의 두배의 숫자가 된다. 이걸 떠나서, DDR4 3200과 DDR5 3200 은 유효대역폭이 1.36배가 차이가 난다. 하이닉스나 마이크론 발표에 따른 수치로 계산해보면, DDR5 4800은 80%정도 향상될 것이라고 예측한다. 즉, 단순히 2배정도의 속도가 빨라지는 것이 아니라고 생각하면 된다.

멀티코어 시대. CPU진영에서 코어 개수의 싸움이 시작될 것이다. 이 중 핵심이 메모리 대역폭이다. 코어가 늘어나면 대역폭이 계속 줄어들게 되는데, 현재 감당할 수 없는 한계에 다다를 것이기 때문이다. 

 

DDR5의 작동전압에 대해 1.2V->1.1V, 언뜻 보면 별 차이 없지만, 7%가 감소된 것이다. 완전 7%의 감소는 아니겠지만,  데이터센터의 경우, 0.1%라도 감소시키려고 노력하기 때문에 유의미하다. 

 

반도체, 데이터센터 시장의 상승 모멘텀이 생길것이다. D램 수요의 Q를 넘어서 P의 상승이 될 것이다.

TSMC의 5nm 공정의 제노아랑, 인텔의 10nm의 사파이어 래피드의 싸움이 될 것이다. 다윗과 골리앗? 이전세대보다 더 빨리 바뀔 것이고, 시장의 수요가 PC 노트북 등 소비에서 데이터센터 등으로 변하고 있다. (내가 보기에는 코로나 때문에 더 가속화되었을지도 모른다는 생각.. 넷플릭스 실적이 좋게 나온걸 생각해보자..)