전체기사 최신뉴스 GAM
KYD 디데이
산업 생활경제

속보

더보기

[김정호의 4차혁명 오딧세이] 반도체 메모리도 휴식 필요한 이유

기사입력 :

최종수정 :

※ 본문 글자 크기 조정

  • 더 작게
  • 작게
  • 보통
  • 크게
  • 더 크게

※ 번역할 언어 선택

반도체 메모리 디램, 전원 끄면 데이터 사라진다

4차 산업혁명 시대를 맞아 데이터의 중요성이 그 어느 때 보다 높다. 특히 데이터는 인공지능 학습에 필요하다. 그래서 데이터가 힘의 원친이 된다. 그런데 인공지능 프로세서가 데이터로 학습하거나 판단할 때, 꼭 메모리로부터 데이터를 받아 와야 한다. 그리고 계산 후에 다시 저장해야 한다.

      김정호 교수

여기에서 시간이 걸리고 전력이 많이 소모된다. 그래서 빠르게 읽고 저장할 수 있는 빨리 반응하는 반도체 메모리의 수요가 증가하고 있다. 반도체 메모리 중에 빠른 동작 속도를 나타내면서 아울러 가장 많은 수요를 차지하는 반도체 메모리가 바로 디램(DRAM, Dynamic Random-Access Memory)이다. 저장 밀도도 높고 나노 초 (10억분의 1초) 단위의 동작 속도를 보인다. 디램은 데이터를 유지하려면 지속적인 전기 공급이 필요하기 때문에 DRAM은 휘발성 기억 장치(Volatile Memory)에 속한다. 현재 삼성전자와 SK 하이닉스가 세계 디램 시장의 1, 2 위를 차지하고 있다.

디램은 가장 간단한 구조를 가지면서 경제성이 높은 반도체 메모리 기억장치이다. 디램에는 한 개의 트랜지스터(Transistor)와 한 개의 캐패시터(Capacitor)로 이루어져 있다. 이 다른 말로 축전기라고 부르는 이 캐패시터에 전자를 저장한다. 전자가 충분히 저장된 상태이면 디지털로 ‘1’ 이고 전자가 비어 있으면 디지털로 ‘0’ 인 상태가 된다. 그래서 디램 제작 공정 시에 최대한 작은 면적에 디램 셀(Cell)을 만들려고 좁은 면적에 3차원 구조의 캐패시터를 만든다. 거의 나노 미터(10억 분의 1 미터)급 크기에 100층 짜리 고층 빌딩을 건축하는 공사와 비슷하다.

그리고 이 캐패시터에 전자를 담았다 다시 꺼내기 위한 스위치 동작을 하는 것이 트랜지스터이다. 1개의 셀 트랜지스터와 1개의 스위치가 1 비트를 저장하는 장치가 된다. 그리고 이를 연결하기 위한 데이터용 비트라인(Bit Line), 주소를 알리기 위한 워드라인(Word Line)의 금속이 디램 내부에 격자로 배치된다. 그리고 이러한 셀들이 2차원으로 격자를 이루고, 그 주위로 센서회로, 쓰기 회로, 읽기 회로, 주소 생성 회로 등이 배치된다.

다만 디램의 단점은 전기를 끄면 데이터가 사라진다는 사실이다. 그래서 영원히 데이터를 기록하기는 불가능하다. 그래서 장기간 저장하기 위해서는 데이터를 지워지지 않은 낸드 플래쉬(NAND Flash) 메모리로 이동해야 한다. 그래서 컴퓨팅 서버에는 디램이 주로 사용되고, 데이터 센터에는 낸드플래쉬 메모리가 주로 사용된다.

반도체 메모리의 대표적 기술인 디램과 낸드플래쉬 메모리의 구조, [출처=네이버 블로그]
컴퓨터 프로세서 주변에 설치되는 SK Hynix 디램의 단면 전자현미경 사진, [출처=maltiel]

 

디램도 휴식이 필요해


그런데 디램에도 태생적인 문제가 있다. 캐패시터에 저장된 전자가 새어 나가는 전자 누설(Leakage) 문제이다. 오래 시간이 지나면 디지털 ‘1’ 로 저장된 전자가 거의 다 새어나가 디지털 ‘0’으로 변한다. 저장된 데이터 값이 변화하는 것이다. 특히 반도체 메모리의 소자의 온도가 올라가면, 전자의 활동 열 에너지가 높아져서, 전자가 셀에서 빠져나가 누설될 확률이 더욱 커진다. 또한 공정이 발달하여 캐패시터 유전체의 두께가 점점 얇아 진다. 그러면 더욱 전자가 유전체를 뚫고 나가 누설될 확률이 점점 더 높아진다.

이러한 디램의 근본적인 문제를 극복하려고 일정한 시간이 지나면 디램 셀에 가두어준 전자를 읽고 다시 데이터를 쓴다. 다시 말해서 새어 나간 전자를 다시 채우는 작업이다. 이러한 디램 동작을 ‘리프레쉬(Refresh)’라고 부른다. 이 리프레쉬 시간 동안 디램은 휴식을 취하고, 그 대신 데이터를 읽고 쓰기 동작을 하지 못한다. 프로세서와 데이터의 교환도 없다. 일종의 메모리의 ‘휴식’ 기간이 된다.

컴퓨터 시스템을 사용하는 모든 장치에서 디램은 저장장치로서 가장 많이 쓰이고 있다. 디램을 사용하는 동안 데이터를 계속 저장시켜 놓기 위해서는 지속적인 리프레쉬(Refresh)가 필요하다. 그러므로, 사용하지 않을 때에도 리프레쉬를 위해서 전력을 계속 소모하게 된다. 따라서 이 리프레쉬 동작이 반복적으로 지속되면 전력 소모는 증가하지만, 컴퓨팅 계산효율은 매우 떨어지게 된다. 이 리프레쉬 동작으로 디램의 데이터는 다시 복원되지만, 일은 잠시 멈추게 된다. 이처럼 어쩔 수 없이 디램도 휴식이 필요하다.

이렇게 전자가 누설되는 문제를 줄이는 또 다른 방법이 반도체를 냉각시키는 방법이 있다. 디램을 냉각하면 전자의 운동성이 느려져 디램 셀에서 전자가 새어 나갈 가능성이 줄어든다. 그래서 인공지능 서버나 데이터센터 서버 전체를 물속에 넣는 방법이 있을 수 있다. 그러면 온도가 0 도로 유지할 수 있다. 더욱 적극적인 방법은 컴퓨터를 아예 액체 질소에 넣고 냉각하는 방법이다. 디램을 포함하는 컴퓨터와 반도체 전체를 '액화질소(Liquified Nitrogen)’로 냉각하는 방법이다.

대부분의 질소가 기체 상태이며 자연상의 액체질소는 존재하지 않기 때문에 항상 기체 질소를 액화해서 제작하며, 액체 질소의 온도는 영하 - 196°C(77K) 이다. 매우 차가운 물질 가운데는 그나마 공기 중에서 근처에서 쉽게 구할 수 있다. 더 차가운 액체헬륨은 -269°C(4K)이다. 거의 전자의 열 운동 에너지가 정지한 상태이다. 그러면 이 온도에서 디램의 리프레쉬를 아주 드물게 하여, 컴퓨터 성능과 효율을 획기적으로 높일 수 있다. 그래서 미래의 인공지능 컴퓨터와 저장장치는 액체 질소 냉각통 안에 설치될 수도 있다.

영하 -196도 액체인 액체 질소와 그 기화 증기 사진, [출처= Thoughtco]

 

◆ 인간도 휴식 필요하다 

우리도 날씨나 일로 인해서 열을 받고 더우면 에어컨을 켠다. 찬 물에 샤워를 하기도 한다. 그래서 보통 휴가는 시원한 날씨와, 바다가 있는 휴양지로 간다. 경험에 따르면 유가지로 하와이 와이키키 해변이나 빅아일랜드(Big Island)가 최고의 장소이다. 머리를 식히는데 최적의 장소이다. 머리를 리프레쉬하는 장소이다. 이렇게 휴가를 가면 사물을 바라보는 시각이 긍정적으로 바뀌고, 생각이 낙관적으로 바뀌고, 에너지와 아이디어를 다시 충전하고 일터로 돌아온다. 더 나아가 창의적 발상을 하게 되고, 일을 하거나 해결할 신기한 방법도 얻게 되는 경우가 많다. 그래서 휴식과 휴가는 꼭 필요하다. 여름에 한달 씩 휴가를 간다면 일의 효율이 두 배는 더 늘 것 같다.

KAIST 에 프랑스 학생들이 교환학생으로 온다. 교수들에 의하면 아주 우수한 학생들로 평가 받는다. 특히 일의 집중도가 매우 높다고 한다. 정해진 시간에만 일을 하지만 창의적이고, 독창적이면서, 일의 완결도가 높다고 한다. 아마 프랑스에서 여름 3개월을 휴가를 가기 때문일 수도 있다. 4차 산업혁명 시대에 꼭 필요한 소자인 디램에서 배우는 삶의 지혜이다.

최고의 휴가지로 추천하는 하와이 와이키키 해변 전경. [출처=네이버 블로그 ]

 

 joungho@kaist.ac.kr

 

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]

 

[뉴스핌 베스트 기사]

사진
애플, 폴더블 '아이폰 듀오' 공개 [뉴욕=뉴스핌] 김민정 특파원 = 애플이 첫 폴더블(접이식) 아이폰인 '아이폰 듀오'를 공개했다. 가격은 256GB 기준 1999달러(약 267만6000원)로 책정됐다. 역대 아이폰 가운데 가장 비싸다. 애플은 9일(현지시간) 캘리포니아주 쿠퍼티노 본사 스티브 잡스 극장에서 열린 신제품 발표 행사에서 아이폰 듀오를 선보였다. 가격은 256GB 기준 1999달러다. 512GB, 1TB, 2TB 저장용량도 나온다. 색상은 스타 화이트와 나이트 스카이 두 가지로, 사전 주문은 10월 16일, 판매는 같은 달 23일 시작한다. 한국과 미국, 중국, 일본 등 70여 개국이 대상이며, 나머지 28개국은 10월 30일부터 판매한다. 이번 발표는 존 터너스 최고경영자(CEO) 체제의 첫 신제품 공개다. 2017년 아이폰X에서 물리 홈버튼을 없앤 이후 애플 주력 제품에 가해진 가장 큰 변화이기도 하다. 아이폰은 직전 회계연도에 2096억 달러의 매출을 올려 애플 전체 매출의 절반을 조금 넘겼다. 터너스 CEO는 "아이폰 듀오는 초대 아이폰 이후 아이폰에 가해진 가장 혁신적인 변화"라며 "하드웨어와 소프트웨어를 함께 설계했을 때 무엇이 가능한지 보여준다"고 말했다. 애플이 9일(현지시간) 공개한 폴더블 아이폰 듀오.[사진=애플] 2026.09.10 mj72284@newspim.com 아이폰 듀오는 펼치면 7.6인치 내부 화면이 나타난다. 아이폰18프로맥스보다 50% 크다. 애플은 펼친 상태에서 역대 가장 얇은 아이폰이라고 설명했다. 접으면 여권과 비슷한 크기가 되고, 5.4인치 외부 화면이 18프로 화면 면적의 90%를 제공한다. 두 화면의 화면비를 같게 맞춰 접고 펼칠 때 콘텐츠가 이어지도록 했다. 눈부심을 줄이는 나노 텍스처 처리로 접힌 자국도 덜 보이게 했다. 내구성에도 공을 들였다. 본체는 5등급 티타늄으로 만들었고 힌지는 100개가 넘는 부품으로 구성했다. 전면 세라믹 실드 2는 이전 세대보다 긁힘 저항이 3배 강하며, 방수와 방진 등급은 IP68이다. 접히는 화면 아래위로 강화유리를 배치하고 층이 책장처럼 미끄러지도록 전용 접착제를 써서 구부러질 때 받는 힘을 분산시켰다. 칩은 아이폰18프로와 같은 A20 프로다. 애플은 자체 설계한 증기 챔버를 더해 아이폰17프로보다 지속 성능이 최대 35% 높다고 강조했다. 배터리는 양쪽에 하나씩 배치해 하나처럼 작동하도록 했으며, 영상 재생 시간은 내부 화면 기준 최대 31시간, 외부 화면 기준 최대 44시간이다. 물리 유심 없이 eSIM만 지원한다. 카메라는 4800만 화소 퓨전 메인과 4800만 화소 퓨전 울트라 와이드를 넣었다. 접히는 구조를 활용한 기능도 추가했다. 외부 화면에 실시간 미리보기를 띄워 촬영 대상이 자세를 확인할 수 있는 듀오 프리뷰, 피사체가 자세를 잡으면 자동으로 촬영하는 스마트 테이크 등이다. 운영체제(OS)는 아이폰 듀오에 맞춘 iOS 27이다. 두 개의 앱을 나란히 띄우는 분할 화면 기능이 아이폰에 처음 들어갔다. 넷플릭스와 줌, 슬랙 등은 이미 접이식 화면에 맞춘 기능을 적용했다. 새 시리(Siri) AI는 14일 iOS 27과 함께 영어 베타로 공개되며, 한국어는 10월에 지원한다. 가격 부담에도 시장 전망은 공급 부족 쪽에 무게가 실린다. 로이터통신에 따르면 삼성전자와 화웨이가 2019년부터 폴더블폰을 판매해 왔지만 기술 애호가 중심의 틈새시장에 머물러 왔다. 그럼에도 시장조사업체 인터내셔널데이터코퍼레이션(IDC) 등은 애플이 생산하는 물량이 모두 팔릴 것으로 보고, 내년 말까지 이 시장에서 40% 점유율을 확보할 것으로 예상했다. 애플은 아이폰18프로와 18프로맥스도 내놨다. 시작 가격은 각각 1199달러와 1299달러로 전작보다 100달러씩 올랐다. 사전 주문은 12일, 판매는 18일부터다. 색상은 블랙과 실버, 글레이셔에 신규 색상인 버건디를 더한 네 가지다. 프로 모델의 핵심은 카메라다. 4800만 화소 퓨전 메인 카메라에 아이폰 최초로 가변 조리개를 넣었다. 레이저로 자른 여섯 개의 날개가 조리개를 조절해 어두운 곳에서는 f/1.48까지 열고, 단체 사진에서는 f/4까지 좁혀 뒷줄까지 초점을 맞춘다. 조리개와 셔터 속도, 화이트밸런스를 직접 조작하는 프로 컨트롤도 추가됐다. 사진의 진위를 증명하는 '애플 레퍼런스 이미지'도 도입했다. 촬영 순간 센서가 기록한 데이터에 서명을 남겨 수정 불가능한 원본을 따로 만들고, 사진 앱에서 편집본과 나란히 비교할 수 있게 하는 방식이다. AI로 생성하거나 편집한 이미지를 식별하는 신스ID(SynthID) 표준도 연내 지원한다. 다만 이 기능은 규제 문제로 중국에서는 출시 시점에 제공되지 않으며, 유럽연합(EU)에서는 촬영 기능이 빠진다. 애플은 이날 에어팟5와 애플워치 시리즈12도 함께 내놨다. 에어팟5는 129달러로 오픈형 구조에 노이즈 캔슬링을 넣었고, 애플워치 시리즈12는 새 건강 센서로 심박수와 회복도를 측정한다. 두 제품 모두 18일 판매를 시작한다. mj72284@newspim.com 2026-09-10 03:40
사진
메타, AI 에이전트 '뮤즈' 호평 [서울=뉴스핌] 김현영 기자 = 메타 플랫폼스(종목코드: META) 주가가 9일(현지시간) 뉴욕증시 장 초반 657.86달러까지 오르며 전일 종가 613.48달러 대비 한때 7.23% 급등했다. 전날 저녁 공개한 개인용 AI 에이전트 '뮤즈(Muse)'에 월가 애널리스트들이 긍정적인 평가를 내놓으면서 투자 심리가 빠르게 개선된 결과다. 메타 플랫폼스 로고 조형물 [사진=블룸버그] ◆ AI 투자, 드디어 수익화 시동 메타는 8일 저녁 '뮤즈'를 계층형 소비자 구독 상품으로 선보이며, 그동안 막대한 자금을 쏟아부은 AI 인프라 투자를 소비자 매출로 연결할 구체적인 로드맵을 처음으로 제시했다. 그간 시장에서는 메타의 설비투자가 실질적인 매출 성과로 이어지지 못하고 있다는 우려가 꾸준히 제기돼 왔던 만큼, 이번 발표는 그 답변으로 받아들여지는 분위기다. 실제로 이번 주가 상승은 AI 관련주 전반에 대한 매수세라기보다 메타 개별 종목에 대한 재평가 성격이 짙다는 분석이 나온다. 미즈호증권은 뮤즈가 완성도 높은 기능성과 무료 제공 방식을 앞세워 사용자 유치에 강점을 가질 수 있다고 평가했다. 키뱅크 역시 목표주가 780달러를 유지하며, 시장이 메타의 AI 시장 내 입지와 제품 주기를 여전히 과소평가하고 있다고 진단했다. ◆ 30조 달러 시장을 노리는 메타의 무기 애널리스트들이 메타를 주목하는 배경에는 방대한 소비자 접점이 자리한다. 모간스탠리는 전자상거래·여행·디지털 광고·일상 물류 등을 아우르는 소비자용 AI 에이전트 시장 규모를 약 30조 달러로 추산했으며, 이 시장에서의 성패는 유통망과 소비자 데이터 접근성에 좌우될 가능성이 크다고 봤다. 페이스북, 인스타그램, 왓츠앱, 메신저 등 이용자 기반을 이미 확보한 메타가 이 부문에서 유리한 위치에 있다는 설명이다. 여기에 별도의 선결제 비용 없이 제공되는 점, 전용 보안 가상머신 '뮤즈 시큐어 VM' 등 프라이버시 보호 기능도 초기 사용자 확보에 도움이 될 요소로 꼽힌다. ◆ 신중론도 여전 다만 이번 출시만으로 주가의 지속적인 재평가가 보장되는 것은 아니라는 신중한 시각도 공존한다. 과거 페이스북 쇼핑이나 메타버스 사업이 초기 기대에 미치지 못했던 전례가 있는 만큼, 투자자들은 실제 사용자 확보와 참여도에 대한 증거를 먼저 확인하려 할 것으로 보인다. 키뱅크는 사용자 참여도를 성공의 1차 척도로 보고 수익화는 시간을 두고 뒤따를 것으로 전망했으며, 모간스탠리 역시 뮤즈를 아직 기업가치에 반영되지 않은 장기 수익 상승 요인으로 지목하면서도 확실한 이용 행태 데이터가 관건이라고 덧붙였다. ◆ 알파벳에도 번지는 긴장감 이번 출시는 구글 모회사 알파벳(GOOG)에도 파장을 미칠 전망이다. 쇼핑·여행·일정 관리 등 전통적으로 검색에서 시작되던 소비자 활동이 AI 에이전트로 옮겨갈 가능성이 있기 때문이다. 모간스탠리는 뮤즈가 성공적으로 안착할 경우 검색 시장에 새로운 위협 요인이 될 수 있다고 밝히며, 알파벳이 제미나이 개발 속도를 유지해야 한다는 압박이 커질 것으로 내다봤다. kimhyun01@newspim.com 2026-09-10 00:39
기사 번역
결과물 출력을 준비하고 있어요.
종목 추적기

S&P 500 기업 중 기사 내용이 영향을 줄 종목 추적

결과물 출력을 준비하고 있어요.

긍정 영향 종목

  • Lockheed Martin Corp. Industrials
    우크라이나 안보 지원 강화 기대감으로 방산 수요 증가 직접적. 미·러 긴장 완화 불확실성 속에서도 방위산업 매출 안정성 강화 예상됨.

부정 영향 종목

  • Caterpillar Inc. Industrials
    우크라이나 전쟁 장기화 시 건설 및 중장비 수요 불확실성 직접적. 글로벌 인프라 투자 지연으로 매출 성장 둔화 가능성 있음.
이 내용에 포함된 데이터와 의견은 뉴스핌 AI가 분석한 결과입니다. 정보 제공 목적으로만 작성되었으며, 특정 종목 매매를 권유하지 않습니다. 투자 판단 및 결과에 대한 책임은 투자자 본인에게 있습니다. 주식 투자는 원금 손실 가능성이 있으므로, 투자 전 충분한 조사와 전문가 상담을 권장합니다.
안다쇼핑
Top으로 이동