[비즈니스포스트] 엔비디아를 비롯한 주요 인공지능(AI) 칩 제조사들이 일부 서버용 AI칩 메모리를 기존 DDR D램에서 저전력 LPDDR D램으로 전환하려는 움직임을 보이면서, LPDDR D램 수요가 급증하고 있다.

삼성전자는 LPDDR 시장점유율 1위를 차지하고 있고, 1c D램(12나노급) 공정이 적용된 LPDDR6 양산도 앞둔 만큼, 이 같은 변화에 가장 큰 수혜를 입을 것으로 예상된다.

전영현 삼성전자 디바이스솔루션(DS)부문장 대표이사 부회장은 압도적 성능의 '6세대 고대역폭메모리(HBM4)'와 전력 효율에 강점이 있는 'LPDDR6'를 무기로 AI 메모리 주도권 회복을 노리고 있다.

1일 시장조사업체 그로스리서치에 따르면 AI 데이터센터의 전력 소비량이 급격하게 늘어나며, 과거 모바일용으로만 여겨지던 LPDDR이 AI 서버의 핵심 구원투수로 등판하는 극적인 위상 변화가 일어나고 있다.

한용희 그로스리서치 연구원은 "AI 확산으로 단기간에 대규모 전력이 요구되면서, '전력 예산'의 한계가 데이터센터 확장의 병목이 되고 있다"며 "AI 가속기 회사들은 이 한계를 극복하기 위해 저전력 메모리인 LPDDR을 주목하고 있다"고 분석했다.

LPDDR은 저전력 모바일 D램의 국제 표준 규격으로, 일반 D램인 DDR과 달리 전력 효율성이 높아 그동안 스마트폰, 태블릿PC, 웨어러블 등 모바일 기기에 주로 사용됐다.

하지만 엔비디아가 차세대 서버용 중앙처리장치(CPU)인 '그레이스 슈퍼칩'에 기존 DDR5 대신 LPDDR5X를 채택하는 등 최근 AI 서버용 칩에서도 적극 활용되기 시작했다. 엔비디아가 올해 1월 CES 2025에서 공개한 개인용 초소형 AI 슈퍼컴퓨터 'DGX 스파크'도 128기가바이트(GB) 용량의 LPDDR5X를 탑재했다.

제2의 HBM으로 불리는 '소캠(SOCAMM)'도 LPDDR을 결합해 모듈 형태로 제조한 제품이다.

LPDDR5X는 DDR5 대비 전력 소모를 75% 줄이면서도 대역폭은 36% 높다. 게다가 LPDDR은 프로세서(CPU, AP)와 물리적으로 매우 가까운 거리에 배치되기 때문에 구조적 데이터 지연시간도 단축된다.

고도로 복잡한 제조 공정과 적층 기술이 필요한 HBM과 비교해 상대적으로 가격이 저렴하다는 장점도 있다.

인텔, 퀄컴 등 AI칩 후발주자들도 엔비디아의 HBM 기반 그래픽처리장치(GPU)와 차별화하기 위해 저전력·저비용 LPDDR을 채택한 새로운 AI 서버 솔루션(추론용)을 내놓기 시작했다. 퀄컴이 지난 11월 공개한 AI 칩 AI200·AI250은 모두 HBM 대신 대용량 LPDDR5X를 탑재했다.

시장조사업체 카운터포인트리서치 측은 "엔비디아가 서버용 메모리로 LPDDR를 활용하는 변화를 주도하면서 2026년 말까지 LPDDR 가격은 2배 가량 치솟을 수 있다"고 전망했다. LPDDR의 재발견은 삼성전자에 큰 호재다.

삼성전자는 글로벌 LPDDR 생산량의 절반을 차지하고 있는 데다, 차세대 제품인 LPDDR6 개발에서도 가장 빠르게 앞서고 있다. 앞서 LPDDR5X도 삼성전자가 세계 최초로 개발했다.

LPDDR5X 대비 11%의 성능 개선과 21%의 에너지 효율 향상이 이뤄진 LPDDR6는 내년 상반기 본격 양산이 시작될 것으로 예상된다.

HBM 시장에 늦게 진입, 경쟁사에 빼앗겼던 AI 메모리 주도권을 되찾을 기회가 생긴 셈이다. 

전영현 부회장은 지난 10월 삼성전자 창립 56주년 기념식에서 "삼성전자는 AI의 변화를 뒤따르는 기업이 아니라 AI 혁신을 이끌어가는 기업이 되어야 한다"며 AI 선도 의지를 다지기도 했다.

전 부회장은 HBM4 개발 일정도 순조롭게 진행하고 있다.

김동원 KB증권 연구원은 "삼성전자 HBM4는 1c D램과 4나노 로직다이를 적용해 최고 속도와 저전력 성능 동시 구현으로 공급사 중에서 가장 높은 판매단가(ASP)를 받을 것으로 예상된다"며 "삼성전자 HBM4 공급 점유율은 최대 40%까지 확대될 수 있다"고 분석했다.

삼성전자는 초고대역폭이 필요한 AI 학습에는 HBM을, AI 추론 모델 구축이나 저전력 서버에는 LPDDR을 공급하는 이원화 전략으로 점유율을 늘려나갈 것으로 예상된다.

대만 디지타임스는 최근 "메모리 시스템 설계의 큰 변화로 LPDDR은 AI 시대의 핵심 반도체로 자리매김할 수 있을 것"이라며 "삼성전자는 이 같은 변화에서 가장 큰 수혜자가 될 것"이라고 보도했다. 나병현 기자