D램 없는 키옥시아의 낸드 승부수, 삼성·SK하이닉스 아성 넘기엔 '200나노초' 벽 높다

일본 키옥시아가 2026년 9월 7일(현지시각) 도쿄 기술 브리핑에서 고속 처리용 낸드플래시를 결합한 컴퓨트 익스프레스 링크(CXL) 모듈을 공개하고 D램 수요 일부를 흡수하겠다는 구상을 발표했다.

미국 전자 전문 매체 EE타임스는 이날 키옥시아가 특수 낸드인 XL플래시를 활용해 D램 일부를 교체할 경우 시스템 성능을 30% 개선할 수 있다는 자체 시뮬레이션 결과를 내놓았다고 보도했다. 고대역폭 메모리와 초고속 서버 D램 시장을 이끄는 삼성전자와 SK하이닉스의 차세대 메모리 주도권에 어떤 파장을 몰고 올지 반도체 시장의 관심이 쏠린다.


키옥시아의 이번 기술 제안은 메모리 포트폴리오의 불균형을 돌파하려는 사업적 배경에서 비롯됐다. 삼성전자, SK하이닉스, 마이크론은 D램과 낸드플래시를 동시에 양산하며 제품군 간 교차 지원과 복합 솔루션 개발을 추진해 왔다. 이와 달리 키옥시아는 D램 사업부 없이 낸드와 스토리지 제품군에만 의존하는 단일 구조를 유지하고 있다. 메모리 시장의 다운턴 국면마다 수익성 방어에 취약점을 노출한 배경이다.
여기에 중국 양쯔메모리테크놀로지(YMTC)가 기술 격차를 빠르게 좁히며 가격 민감도가 높은 범용 낸드 시장을 압박하고 있다. 경쟁사인 마이크론 역시 기술 안정화를 바탕으로 낸드 시장에서 반등세를 확보했다. 경쟁 압박 속에서 키옥시아는 범용 저장장치 공급에서 벗어나 인공지능(AI) 인프라 연산 영역으로 낸드의 쓰임새를 확장하는 승부수를 던졌다.


키옥시아가 공개한 CXL 모듈은 여러 메모리 장치를 하나의 대형 메모리 풀로 묶어 유연하게 자원을 할당하는 차세대 규격을 활용한다. D램은 데이터 읽기 속도가 나노초 단위로 매우 빠르지만 가격이 비싸고 물리적 용량 확장에 한계가 따른다.

마이크로초 단위로 작동하는 낸드플래시는 속도가 느린 대신 단위 면적당 집적도가 높고 원가 경쟁력이 뛰어나다. 키옥시아는 D램 일부를 CXL 낸드로 전환하면 동일 비용 기준으로 메모리 용량을 2배 확보할 수 있다고 제시했다.

다만 인터페이스 추가에 따르는 속도 지연은 핵심 과제다. CXL 프로토콜은 PCI익스프레스 물리 계층을 거치기 때문에 프로세서와 통신할 때 100~200나노초 수준의 지연시간이 추가로 발생한다.

데이터 전송 경로가 길어지면서 발생하는 지연시간 특성상 CXL 인터페이스는 응답 속도가 최우선인 연산 작업에서 적용 제약을 안고 있다. EE타임스는 상대적으로 지연시간 허용 폭이 넓은 데이터센터 계층형 스토리지와 사전 학습 모델을 활용하는 엣지 AI 환경이 실질적인 적용처가 될 것으로 내다봤다.

시장조사업체 트렌드포스가 집계한 글로벌 서버 D램 시장 점유율 80% 이상을 차지하는 한국 반도체 기업들의 경우, 대형 클라우드 업체의 저비용 메모리 도입 비중에 따라 서버 D램 판가 협상력에 영향을 받을 수 있다는 분석이 나온다.

낸드플래시 가격이 D램 대비 기가바이트당 5분의 1 이하에 형성되어 있다는 점은 하이퍼스케일러들의 원가 절감 유인을 자극하는 요소다. 서버당 고용량 D램 구매 총액이 분산될 경우 한국 메모리 기업들의 수익성 방어에 변수가 될 수 있다.

반면 키옥시아의 CXL 낸드가 미칠 영향이 미미하거나 기술적 한계에 부딪힐 것이라는 반대 시나리오도 확고하다. 국제반도체표준협의기구(JEDEC) 규격상 1초당 1테라바이트 안팎의 극한 대역폭을 요구하는 고대역폭 메모리(HBM) 중심 AI 가속기 시장은 낸드 인터페이스로 대체하는 것이 원천적으로 불가능하다.

삼성전자와 SK하이닉스 역시 독자적인 CXL 컨트롤러 기술과 메모리 모듈 포트폴리오를 선점하고 있어 생태계 개화 시 즉각 대응 제품을 낼 수 있다.

EE타임스는 기술 안착의 실질적 관건이 주요 클라우드 사업자들로부터 실제 공급 계약을 따내는 설계 수주(Design Win) 여부에 달려 있다고 분석했다. 운영체제와 소프트웨어 스택이 CXL 낸드의 지연시간 병목을 효과적으로 분산하지 못한다면 기술적 제안 수준에 머물 수 있다는 지적이다.

글로벌 서버 고객사들이 낸드 혼합 구조를 채택해 실제 양산 검증에 착수하는지 여부가 향후 메모리 시장 판도를 가늠할 핵심 관건이다.


김주원 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com