삼성전자, 전력 96% 절감 낸드 기술 개발

삼성전자 가 기존 낸드플래시 대비 전력 소모를 최대 96% 절감할 수 있는 차세대 메모리 기술을 개발해 세계적 학술지 네이처(Nature)에 27일 게재했다. 인공지능(AI) 데이터센터의 전력 소비가 급증하는 가운데, 이번 기술은 고용량과 저전력을 동시에 구현할 수 있는 해법을 제시했다는 평가다.​

강유전체와 산화물 반도체 융합으로 난제 해결

삼성전자 SAIT(옛 삼성종합기술원)와 반도체연구소 소속 연구진 34명은 '저전력 낸드플래시 메모리용 강유전체 트랜지스터'(Ferroelectric transistors for low-power NAND flash memory) 논문을 통해 이 기술의 핵심 메커니즘을 세계 최초로 규명했다고 밝혔다.​

기존 낸드플래시는 저장 용량을 늘리려면 읽기·쓰기 전력 소모가 함께 증가하는 구조적 한계가 있었다. 연구진은 산화물 반도체의 고유 특성을 강유전체 기반 낸드플래시와 융합해 이 문제를 해결했다. 일반적으로 고성능 소자에서는 약점으로 여겨졌던 산화물 반도체의 문턱 전압 특성이 강유전체 구조에서는 오히려 전력 절감에 유리하게 작용한다는 점을 발견한 것이다.​

그 결과 셀 스트링 동작에서 전력 소모를 최대 96% 절감하면서도 현존 최고 수준인 셀당 5비트(bit)의 고용량을 확보할 수 있는 가능성을 제시했다. 네이처에 게재된 논문에 따르면, 새로운 강유전체 트랜지스터는 패스 전압을 거의 0에 가깝게 낮춘 상태에서도 현재 상용화된 낸드 기술과 동등하거나 그 이상의 성능을 보였다.​

AI 시대 전력 효율 경쟁 본격화

이번 기술은 AI 서버와 데이터센터의 전력 효율성이 중요해지는 시점에 나왔다는 점에서 주목받고 있다. 해당 기술이 상용화되면 대규모 AI 데이터센터부터 모바일·엣지 AI 시스템까지 다양한 분야에서 전력 효율을 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다.​

시장조사업체 옴디아에 따르면 글로벌 낸드 시장 매출은 2024년 656억 달러에서 2029년 937억 달러 규모로 성장하고, 같은 기간 비트 출하량은 연평균 17.7% 증가할 전망이다. 삼성전자는 2025년 3분기 낸드플래시 시장에서 53억6600만 달러 매출과 29.1% 시장 점유율로 1위를 유지하고 있다.​

이번 연구의 제1저자인 유시정 삼성전자 SAIT 연구원은 "초저전력 낸드플래시의 구현 가능성을 확인하게 되어 뿌듯하다"라며 "AI 생태계에서 스토리지의 역할이 더욱 커지고 있는데, 향후 제품 상용화를 목표로 후속 연구를 추진할 것"이라고 밝혔다.