삼성전자가 미국에서 열린 메모리 행사 'FMS 2026'에서 차세대 3차원(3D) 메모리 아키텍처인 'zHBM'을 처음으로 공개했습니다. zHBM은 인공지능(AI) 반도체의 성능과 전력 효율 한계를 극복하기 위해 AI 칩 상단에 메모리를 수직으로 쌓는 기술입니다. 기존의 물리적 한계를 넘어 데이터 병목 현상을 해결할 대안으로 제시되었습니다.
핵심 내용
삼성전자가 공개한 zHBM은 가로와 세로의 2차원(X·Y축) 평면 구조에서 벗어나 높이(Z축)를 활용하는 3차원 적층 방식을 취합니다. 기존에는 AI 가속기(xPU) 옆에 고대역폭메모리(HBM)를 배치해 연결했으나, zHBM은 AI 가속기 위에 HBM을 직접 수직으로 쌓아 올립니다.
이러한 수직 적층 구조는 가속기와 메모리 사이의 데이터 이동 거리를 최소화합니다. 이를 통해 기존 2.5D 패키징 구조에서 발생하던 물리적 한계인 '메모리 장벽'과 데이터 병목 현상을 해결하고 대역폭과 전력 효율을 극대화할 수 있습니다.
zHBM은 차세대 제품인 HBM5와 비교했을 때도 큰 폭의 성능 향상을 보여줍니다. 그래픽처리장치(GPU)당 성능은 최대 8배 향상되며, 전력 대비 성능 역시 최대 3배까지 개선됩니다.
발열 제어 측면에서도 개선이 이루어졌습니다. zHBM의 열 저항 수치는 HBM5 대비 10~25% 수준으로 낮아져, 열 저항을 절반 이상 떨어뜨리는 효과를 냅니다.
삼성전자는 이번 행사에서 zHBM과 함께 온디바이스 AI 환경에 최적화된 차세대 낸드 솔루션인 'z낸드-O(zNAND-O)'의 목업도 함께 선보이며 차세대 메모리 시장의 기술 방향성을 제시했습니다.
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