생성형 AI 고도화로 데이터센터의 데이터 처리량이 급증하는 가운데, 중국 메모리 기업의 추격 예고가 이어지며 삼성전자의 차세대 반도체 기술 경쟁력이 시장의 핵심 화두로 부상하고 있습니다. 본고에서는 구리 배선의 한계를 극복할 실리콘포토닉스 및 광학엔진(CPO) 준비 현황과 중국 CXMT와의 D램 공정 격차, 그리고 차세대 4F² 수직 채널 트랜지스터(VCT) D램 개발 로드맵을 종합적으로 분석합니다.
데이터센터 병목 해결을 위한 실리콘포토닉스 및 CPO 로드맵
생성형 AI 모델이 고도화되면서 데이터센터 내부에서 오가는 데이터 전송량이 폭발적으로 늘어나고 있습니다. 이로 인해 기존 구리 배선이 가진 대역폭 부족, 발열, 전력 소모 등 물리적 한계로 인한 병목 현상이 심화되는 추세입니다. 이를 해결할 차세대 패키징 및 인터커넥트 기술로 실리콘포토닉스와 CPO가 주목받고 있습니다.
삼성전자는 이러한 시장 변화에 맞춰 기술 검증과 상용화 준비에 속도를 내고 있습니다. 대만 TSMC의 CPO 및 실리콘포토닉스 테스트 플랫폼과 동일하게 폼팩터(FormFactor)와 MPI의 프로브스테이션 장비를 도입해 실리콘포토닉스용 광집적회로(PIC) 웨이퍼의 자체 평가를 진행 중입니다. 또한 2026년 1분기 실적발표를 통해 대형 광통신 모듈 업체로부터 프로젝트 수주를 확보했다고 밝혔으며, 하반기 과제 양산을 거쳐 2027년 CPO 상용화를 목표로 제시했습니다.
중국 CXMT의 D램 추격 예고와 실질적 양산 기술 격차
최근 중국 최대 메모리반도체 기업인 CXMT가 차세대 서버용 D램 출시와 신기술 적용을 예고하면서 시장 일각에서는 기술 추격에 대한 우려가 제기되었습니다. 그러나 실제 양산 타임라인을 기준으로 살펴보면 양사 간에는 여전히 뚜렷한 격차가 존재합니다.
- 1z 공정 비교: CXMT의 현재 주력 공정인 1z는 삼성전자가 이미 2019년 9월에 양산을 시작한 기술입니다.
- 1a 공정 비교: CXMT가 최근 양산에 착수한 1a 공정 역시 삼성전자가 2021년 10월에 진입한 바 있습니다.
- 종합 격차 평가: KB증권 등 증권가 분석에 따르면 양산 시점 기준 삼성전자와 CXMT의 D램 공정 기술 격차는 5년에서 최대 7년에 달합니다.
결국 CXMT가 공개한 신기술이 실제 상용화 검증을 마치고 시장을 형성하기까지는 상당한 시일이 걸릴 수밖에 없습니다. 단순한 기술 예고만으로 중국의 추격을 과대평가하기보다는, 실제 양산 수율과 시장 안착 여부를 냉정하게 구분해 볼 시점입니다.
차세대 4F² VCT D램 개발과 수직 구조 공정 전환
D램 미세화 한계를 돌파하기 위한 핵심 기술로는 4F²(포에프스퀘어) 공정과 3D 구조 전환이 꼽힙니다. 4F²는 D램의 최소 데이터 저장 단위인 셀 면적을 기존 6F² 대비 이론상 약 33% 축소하여, 동일한 칩 면적 내 집적도를 대폭 높이는 차세대 공정 기술입니다.
중국 CXMT가 서버용 D램에 4F² 적용을 예고한 가운데, 삼성전자 역시 선제적인 기술 확보에 나서고 있습니다. 송재혁 삼성전자 최고기술책임자(CTO) 사장은 제28회 반도체대전(SEDEX 2026)에서 삼성전자가 4F² VCT(수직 채널 트랜지스터) D램 기술을 개발하고 있음을 공식 확인했습니다. 삼성전자는 내부 프로젝트 명칭인 ‘D0a-V’ 노드 등을 통해 차세대 3D D램 및 수직 구조 공정에 4F² 기술을 적용하는 방안을 추진하며 메모리 초격차 유지를 모색하고 있습니다.
- [1] 수직 채널 트랜지스터: 반도체 트랜지스터의 채널 구조를 수평이 아닌 수직 방향으로 세워 집적도를 극대화하고 미세화 한계를 극복하기 위한 차세대 구조이다.
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