AI 메모리의 새 축 '낸드플래시'…D램 보완책으로 부상

글로벌 빅테크가 인공지능(AI) 인프라 투자를 확대하면서 낸드플래시의 중요성과 활용 폭이 넓어지고 있다. D램과 이를 쌓은 고대역폭메모리(HBM) 중심이던 AI 메모리 시장이 재편되는 형국이다.

현재까지 AI 서버 시장에서는 빠른 연산 처리를 위해 HBM과 최신 고성능 D램인 DDR5가 중심이 됐다. 그러나 폭발적인 데이터 수용량 증가와 D램의 공급 부족이 맞물리면서 낸드의 필요성이 급격히 증가했다. 특히 D램의 물리적 단가 상승도 낸드 사용을 부추기는 요인으로 떠올랐다.

시장조사업체 옴디아는 7일 글로벌 낸드 시장 매출 규모가 지난해 730억 달러(약 103조 원)에서 올해 3601억 달러(약 515조 원) 규모로 395% 증가할 것으로 분석했다.

실제로 글로벌 빅테크는 초고속·고용량 데이터 전송을 지원하는 기업용 SSD(eSSD)와 컴퓨트익스프레스링크(CXL) 기반 CMM-낸드 등 차세대 낸드 아키텍처 도입을 적극 추진하고 있다.
특히 HBM·D램의 메모리 용량 한계를 극복하기 위해 대용량 데이터를 저전력·고속으로 전송할 수 있는 PCIe 6.0 기반 eSSD, 온디바이스 AI용 UFS 5.0 등 고성능 낸드 솔루션이 차세대 AI 메모리 시스템에 적극 통합되는 추세다.

단순 저장장치에 머물던 낸드가 AI 초거대 모델의 학습과 추론 과정에서 D램의 부담을 대폭 줄여주는 필수 메모리 층으로 자리매김한 것이다.

핵심은 가속기와 메모리, 저장소 사이 데이터를 아주 빠르고 효율적으로 주고받기 위한 차세대 연결 표준인 CXL 기반의 기술이 주목받고 있다는 것이다.

미국에서 열린 'FMS 2026'에서 삼성전자와 SK하이닉스도 이 CXL을 기반으로 한 차세대 메모리 기술을 선보였다. 양사는 이 기술에서 낸드를 적극 이용해 용량을 크게 늘리는 방법을 사용했다. 앞으로 낸드 수요가 급격히 늘어날 수 있다는 분석이 나오는 이유다.

보조 역할이 아닌 낸드 자체로의 기술 경쟁도 심해지고 있다.
삼성전자는 업계 최초로 수직 적층 400단 이상의 10세대 낸드도 공개했는데, 메모리 집적도를 전 세대 대비 약 58% 향상해 동일한 면적에 더 많은 데이터를 저장할 수 있다.

SK하이닉스도 개발을 순조롭게 진행 중인 10세대 375단 4D 낸드의 웨이퍼와 제품을 처음으로 공개했다. 375단 4D 낸드는 이전 세대보다 전력 대비 성능을 2.5배 높인 것이 특징으로, 전력 효율과 성능을 동시에 요구하는 데이터센터 등 AI 인프라 환경에 최적화됐다.

키옥시아는 최근 332단 적층의 10세대(BiCS 10) 3D 낸드 양산을 시작하고 데이터센터용 'CM10' SSD를 선보이며 한국 메모리 양사를 바짝 추격하고 있으며, 마이크론과 양쯔메모리 역시 고적층 선단 공정 전환을 가속하고 있다.

업계 관계자는 "HBM과 D램의 공급으로 가격 상승이 가속화되면서 이를 보완할 고성능 낸드의 중요성이 커졌다"면서 "향후 300단 이상 초고적층 기술력과 PCIe 6.0 등 차세대 인터페이스 선점 여부가 시장의 변수가 될 것"이라고 말했다.


박상휘 글로벌이코노믹 기자 shpark03@g-enews.com