요즘 반도체 뉴스를 보면 DRAM, NAND, Flash Memory, HBM 같은 용어가 너무 자주 등장합니다.
삼성전자와 SK하이닉스 실적 이야기에서는 DRAM 가격이 나오고, SSD나 스마트폰 저장공간 이야기에서는 NAND가 나오고, AI 반도체를 이야기하면 HBM이 빠지지 않습니다.
그런데 막상 이 용어들이 어떻게 다른지 정확히 설명하려고 하면 헷갈리는 경우가 많습니다.
이번 글에서는 메모리 반도체의 가장 기본적인 개념부터, Flash Memory의 역사와 NOR·NAND의 차이까지 한 번에 정리해보겠습니다.
메모리 반도체는 크게 두 종류다
메모리 반도체는 크게 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리로 나뉩니다.
휘발성 메모리는 전원을 끄면 데이터가 사라지는 메모리입니다.
대표적인 것이 DRAM입니다.
반대로 전원을 꺼도 데이터가 남아 있는 메모리를 비휘발성 메모리라고 하고, 대표적인 것이 Flash Memory입니다.
쉽게 비유하면 DRAM은 지금 당장 일을 하기 위해 펼쳐놓는 책상이고, Flash Memory는 필요한 자료를 오래 보관해두는 서랍이나 창고라고 생각하면 됩니다.
DRAM은 ‘작업공간’이다
DRAM은 Dynamic Random Access Memory의 약자입니다.
컴퓨터나 서버가 일을 할 때 필요한 데이터를 잠시 보관하는 공간이라고 보면 됩니다.
PC에서 여러 프로그램을 동시에 실행할 때 RAM 용량이 클수록 더 원활하게 작동하는 이유도 이 때문입니다.
DRAM의 가장 큰 장점은 빠른 속도입니다.
CPU나 GPU가 계산을 할 때 필요한 데이터를 빠르게 주고받아야 하기 때문에 DRAM은 실시간 처리에 적합합니다.
다만 전원이 꺼지면 데이터가 사라지고, 데이터를 유지하기 위해 계속 전하를 다시 채워주는 리프레시 작업이 필요합니다.
그래서 DRAM은 장기 저장보다는 빠른 작업 처리에 특화된 메모리입니다.
Flash Memory는 전원이 꺼져도 데이터가 남는다
Flash Memory는 대표적인 비휘발성 메모리입니다.
전원을 꺼도 데이터가 사라지지 않기 때문에 스마트폰 저장공간, SSD, USB, 메모리카드 등에 사용됩니다.
여기서 Flash Memory는 다시 크게 NOR와 NAND로 나뉩니다.
둘 다 데이터를 오래 저장할 수 있다는 점은 같지만 구조와 용도가 다릅니다.
NOR와 NAND는 어떻게 시작됐을까
Flash Memory의 역사를 보면 상당히 흥미롭습니다.
플래시 메모리 개념의 원조는 인텔이 아니라 일본 도시바의 후지오 마스오카입니다.
마스오카는 1980년대 도시바에서 비휘발성 메모리를 연구했고, 1984년 NOR형 Flash Memory를 발표했습니다.
이후 1987년에는 NAND형 Flash Memory도 발표했습니다.
인텔은 이후 NOR형 플래시를 성공적으로 상용화하면서 NOR 시장을 크게 키웠습니다.
반면 NAND는 대용량 저장에 더 유리한 구조 덕분에 도시바와 삼성전자 등을 중심으로 빠르게 성장했습니다.
즉, 도시바가 NOR와 NAND의 기본 개념을 개발하고, 인텔이 NOR의 상용화를 크게 성공시켰으며,
삼성전자는 NAND를 대규모 생산하고 원가를 낮추면서 시장을 폭발적으로 키운 회사라고 보면됩니다.
NOR와 NAND는 무엇이 다를까
NOR는 데이터를 빠르게 읽는 데 강점이 있습니다.
특정 위치의 데이터를 바로 읽어올 수 있어 코드 저장이나 펌웨어처럼 빠른 읽기가 필요한 곳에 적합합니다.
그래서 자동차 전장, 산업기기, 임베디드 시스템 등에 많이 사용됩니다.
반면 NAND는 데이터를 저장하는 셀을 더 조밀하게 배치할 수 있어 용량을 크게 늘리기 쉽습니다.
비트당 가격도 낮출 수 있기 때문에 대용량 저장장치에 훨씬 유리합니다.
그래서 우리가 일반적으로 사용하는 SSD, 스마트폰 저장공간, USB는 대부분 NAND Flash를 사용합니다.
자동차로 비유하면, NOR는 필요한 차를 바로 꺼낼 수 있는 소규모 주차장,
NAND는 많은 차를 효율적으로 보관하는 대형 주차장에 가깝다고 볼 수 있습니다.
그래서 NAND와 Flash Memory는 같은 말일까
엄밀히 말하면 같은 말은 아닙니다.
Flash Memory라는 큰 범주 안에 NOR Flash와 NAND Flash가 있습니다.
다만 현재 대용량 저장시장에서 NAND의 비중이 워낙 크기 때문에 기사나 실무에서는 Flash Memory라고 하면 NAND를 의미하는 경우가 많습니다.
그래서 시장에서는 NAND와 Flash Memory가 거의 같은 의미처럼 사용되기도 합니다.
하지만 개념적으로는 Flash Memory->NOR Flash->NAND Flash의 구조라고 이해하면 됩니다.
그렇다면 HBM은 또 무엇일까
HBM은 High Bandwidth Memory의 약자입니다.
여기서 가장 중요한 점은 HBM이 완전히 새로운 종류의 메모리가 아니라는 것입니다.
HBM은 DRAM을 여러 층으로 쌓아 성능을 크게 높인 고부가 DRAM입니다.
AI 시대에 HBM이 중요한 이유는 GPU가 엄청난 양의 데이터를 한 번에 처리해야 하기 때문입니다.
아무리 GPU 연산속도가 빨라도 메모리에서 데이터를 늦게 가져오면 전체 속도는 느려집니다.
이른바 메모리 병목이 발생하는 것입니다.
HBM은 여러 개의 DRAM을 수직으로 적층하고 GPU 가까이에 배치해 한 번에 훨씬 많은 데이터를 주고받도록 만든 제품입니다.
그래서 AI 서버와 데이터센터에서 HBM의 중요성이 급격히 커지고 있습니다.
AI가 메모리 시장의 구조를 바꾸고 있다
과거 메모리 반도체 수요는 PC, 스마트폰, 서버 교체주기에 영향을 많이 받았습니다.
하지만 AI가 등장하면서 새로운 수요가 추가됐습니다.
AI 데이터센터는 일반 서버보다 훨씬 많은 메모리를 필요로 하고, 특히 HBM과 서버용 DRAM 사용량이 크게 늘어나고 있습니다.
지난 글에서 이야기했듯 이것은 단순히 기존 사이클이 좋아진 것이 아니라, 메모리 수요곡선 자체가 위로 이동하고 있는 현상일 수도 있습니다.
수요가 구조적으로 한 단계 올라가면 가격과 생산량 모두 과거보다 높은 수준에서 형성될 수 있습니다.
정리하면 이것만 기억하면 된다
DRAM은 빠르게 쓰는 작업 메모리, NAND는 대용량 저장에 특화된 Flash Memory, NOR는 빠른 읽기에 강한 Flash Memory,
HBM은 AI 시대를 위해 DRAM 성능을 극대화한 고대역폭 메모리입니다.
그리고 앞으로 메모리 시장을 볼 때는 단순히 삼성전자와 SK하이닉스만 볼 것이 아니라,
중국의 CXMT와 YMTC가 어느 영역에서 얼마나 빠르게 따라오고 있는지,
그리고 이 경쟁이 글로벌 메모리 시장과 반도체 소부장 산업에 어떤 영향을 줄지도 함께 볼 필요가 있습니다.