▲ 최근 판매를 시작한 SK하이닉스의 초저전력 LPDDR5X

SK하이닉스가 세계 최초로 모바일용 D램에 ‘HKMG’* 공정을 도입한 LPDDR5X(Low Power Double Data Rate 5X) 개발을 완료하고 최근 판매를 시작했다.

이 제품은 국제반도체표준협의기구(JEDEC, Joint Electron Device Engineering Council)가 정한 초저전압 범위인 1.01~1.12V에서 작동하면서 이전 세대 대비 소비전력을 25% 줄이는 데도 성공해 업계 최고의 전력사용 효율성을 확보했다.

모바일용 D램으로 불리는 LPDDR의 경우 규격명에 LP(Low Power)라는 표현이 사용된 만큼 낮은 전력 소비가 최대 관건이다. 모바일의 경우 전력이 한정돼 있기 때문에 제품의 사용 시간을 늘리기 위해선 전력소비를 최대한 줄여야 한다.

빨라진 동작 속도만큼 낮아진 소비전력이 중요한 이유다. 이번에 SK하이닉스에서 개발에 성공한 LPDDR5X는 모바일용 D램 중에서는 최초로 HKMG 공정을 도입해  속도 향상은 물론 소비전력 감소라는 두 마리 토끼를 모두 잡았다.

LPDDR5X를 통해 D램의 소비전력이 더욱 낮아지면서 해당 제품이 적용된 모바일 디바이스는 한번 충전으로 더욱 오랜 시간 사용할 수 있을 것으로 보인다. 이와 같은 제품의 소비전력 감소는 결국 소비자들이 사용하는 전력의 감소로 이어질 수 있어 SK하이닉스가 추구하고 있는 ESG 중심 경영의 가치와도 일맥상통한다. 또한 이번 LPDDR5X는 이전 세대 대비 33% 빠른 8.5Gbps의 동작 속도를 자랑한다.

업계에서는 세계 최초로 LPDDR에 HKMG 공정을 도입했다는 점에서 크게 주목하고 있다. 과감하고 도전적인 시도로 또다시 놀라운 개발에 성공했다는 평가도 나온다. SK하이닉스의 구성원들은 도대체 어떤 사람들이길래 이처럼 최고의 제품들을 계속 만들어내는 걸까?

뉴스룸은 LPDDR5X의 개발을 성공적으로 이끈 이재혁 TL(Mobile & Auto기획), 남기봉 TL(Function Device), 조성권 PL(CP LPD5 PE), 김현승 TL(설계품질혁신), 이욱재 PL(MCP/MO Enablement)을 직접 만나 개발 과정의 비하인드 스토리와 이들의 도전 정신에 대해 들어봤다.

* HKMG(High-K Metal Gate): 유전율(K)이 높은 물질을 D램 트랜지스터 내부의 절연막에 사용해 누설 전류를 막고 정전용량(Capacitance)을 개선한 차세대 공정. 속도를 빠르게 하면서도 소모 전력을 줄일 수 있음

▲ 세계 최초, 최고를 만들어낸 SK하이닉스의 LPDDR 개발 히스토리, 더 빠른 동작 속도와 소비전력 감소를 이뤄냈다.

모바일용 D램으로 불리는 LPDDR(Low Power Double Data Rate)은 주로 스마트폰이나 노트북, 태블릿 PC 등 무선 전자기기에 사용되는 D램이다. 일반적인 D램과 비교해 크기도 작고 전력도 더 적게 필요하다는 특징 덕분에 무선 전자기기의 크기와 무게를 줄이고 사용시간을 늘려준다는 장점이 있다. 최근 스마트폰을 비롯한 모바일 디바이스의 수요가 폭발적으로 늘어나며 LPDDR 역시 빠르게 발전했다. 게다가 환경의 중요성이 강조되며 더욱 적은 전력을 필요로 하는 LPDDR에 대한 관심이 높아지고 있다.

▲ LPDDR5 대비 33% 더욱 빨라진 LPDDR5X, 1초 동안 5GB 영상을 13개 처리할 수 있다.

SK하이닉스는 이런 시장의 흐름을 놓치지 않고 LPDDR 개발을 끊임없이 이어왔다. 지난해 업계 최대 용량인 18GB LPDDR5를 양산했으며, 올해는 업계 최고 속도(4,266MHZ/8.5Gbps)의 LPDDR5X를 개발해 메모리 반도체의 절대 강자임을 다시 한번 보여줬다. 매번 최고의 제품을 개발하고 판매하며 반도체 생태계를 이끌어가는 SK하이닉스의 주역들을 모두 함께 만나보자.

▲ LPDDR5X 개발 주역 5명이 당시를 회상하며 웃고 있다(좌측부터 남기봉 TL, 조성권 PL, 김현승 TL, 이재혁 TL, 이욱재 PL).

세계 최고속 자랑하는 LPDDR5X, 이렇게 만들어졌습니다

외계인을 고문해서 만든다는 농담까지 있는 반도체 기술, 그만큼 새로운 반도체를 개발하는 것은 어려운 일이다. 새로운 반도체를 개발하고 생산하기 위해선 기획에서부터 설계, 생산, 판매까지 수없이 많은 사람의 노력이 필요하다. LPDDR5X 개발의 기획 단계에서 상품기획을 담당한 이재혁 TL은 기획 당시를 회상하며 이렇게 말했다.

▲ 이재혁 TL이 웃으며 LPDDR5X를 기획했던 당시 상황을 설명하고 있다.

“보통 새로운 제품의 상품기획은 수년 전부터 진행되는데요. LPDDR5X를 기획할 당시 8.5Gbps의 스펙을 맞춘다는 것이 쉬운 일은 아니었습니다. 이와 관련해 내부 여러 부서에서도 의견이 분분했습니다. 하지만 저희는 할 수 있을 것이란 자신감이 있었고, 결국 업계 최고 속도 · 최저 전력을 자랑하는 LPDDR5X의 개발을 정해진 기간 내에 성공적으로 마무리할 수 있었습니다.”

지금이야 서로 웃으며 이야기할 수 있지만 LPDDR5X를 개발하는 과정에는 당연히 고난의 시간도 많았다. 실제로 LPDDR5X의 제품 설계를 담당한 김현승 TL은 “기술 개발 과정에서 수많은 어려움이 있었습니다. ‘어떻게 하면 속도를 더 올릴 수 있을까?’ ‘어떻게 하면 필요 전력을 더 줄일 수 있을까?’ 매일 고민과 회의의 연속이었죠”라고 당시 상황을 회상했다.

▲ LPDDR5X 개발 성공 과정에 대해 설명하고 있는 김현승 TL

김현승 TL은 많은 어려움에도 불구하고 LPDDR5X 개발을 성공할 수 있었던 이유에 대해 다음과 같이 설명했다. “이번 LPDDR5X의 개발 과정은 다소 자유로운 분위기에서 진행이 됐는데요. 일반적으로 LPDDR과 같은 파생 제품의 경우 기존의 회로를 크게 수정하지는 않거든요. 근데 이번에는 좀 자유롭게 회로 수정도 해보고 새로운 기술들도 도입하면서 설계를 진행했습니다. 이런 자유로운 분위기와 새로운 기술을 도입하려는 도전 정신이 개발에 큰 도움이 됐던 것 같아요.”

LPDDR5X의 개발과정을 살펴보면 단순히 더 빨라진 동작 속도의 제품을 개발해야 한다는 부담감만 있었던 것은 아니었다. 현재 LPDDR이 주로 사용되는 곳은 스마트폰 시장인데, 스마트폰 시장의 경우 일정 주기마다 새로운 제품이 출시되는 타임 투 마켓(Time to Market)이라는 점도 큰 부담이었다. 이는 시장의 시기에 맞춰서 LPDDR5X 개발을 성공해야 한다는 의미이기도 했다.

이와 관련해 PE(Product Engineering)를 담당했던 조성권 PL 역시 큰 부담을 느꼈다고 토로했다. 스마트폰의 신제품 개발 시기에 맞춰 적절하게 시장에 제품을 제공하는 것이 경쟁력 확보로 이어지기에 더욱 부담스러웠다고. “제한된 시간 내에 LPDDR5X를 개발할 수 있어서 만족스럽습니다. 특히 양산성과 관련해서도 지금까지 제가 진행했던 어떤 제품보다 뛰어나 더 큰 자부심이 느껴집니다.” 조성권 PL은 많은 어려움 끝에 개발에 성공한 소감을 이렇게 전했다.

▲ 개발 당시 느꼈던 부담감에 대해 설명하는 조성권 PL(우측에서 두 번째)

테스트 과정에서도 예상치 못한 난관과 고민을 마주하는 순간들이 있었다. 반도체 생산의 수많은 공정 흐름을 설계하는 PI(Process Integration) 담당 남기봉 TL은 “이번에 LPDDR5X를 개발하는 과정에서도 다양한 이슈들이 발생했었는데요. 그럴 때마다 여러 유관 부서들이 적극적으로 나서서 다 함께 문제가 무엇인지 분석하고 대안을 찾았죠. 함께한 동료들이 모두 적극적으로 대응해 준 덕에 성공적인 개발이 가능했습니다”라고 당시 상황을 설명했다.

더욱 중요해지는 ESG, 환경보호를 위한 LPDDR5X

SK하이닉스의 LPDDR5X 개발 성공은 단순히 더 빨라진 D램을 개발했다는 것에서 끝나지 않는다. 이 제품은 JEDEC*이 정한 초저전압 범위인 1.01~1.12V에서 작동하며 기존 제품 대비 소비전력을 25%나 줄였다.

LPDDR5X의 개발 과정에서도 ESG 경영을 위한 노력이 숨어있었다. 이재혁 TL은 “단순히 모바일 디바이스의 사용 시간을 늘리기 위한 것이 아니라 ESG 측면도 함께 고려해 보다 획기적인 소비전력 감소를 기획했습니다. 덕분에 전 세대 대비 25% 이상의 소비전력 감소를 기대할 수 있게 됐죠”라고 말했다.

* JEDEC : Joint Electron Device Engineering Council, 반도체 표준 규격을 정하는 기관.

▲ LPDDR5X의 소비전력 감소에 대해 설명하는 이욱재 PL

이욱재 PL은 이와 관련해 “LPDDR5X가 적용된 스마트폰의 경우 이전 세대의 스마트폰과 비교해 사용시간이 더욱 늘어날 것”이라며 “이는 소비자 입장에서 1회 충전으로 더 오래 사용할 수 있다는 장점도 되겠지만 그만큼 충전 빈도수도 줄어드는 것이기 때문에 전기를 덜 쓰게 되는 것이고 이는 결국 탄소 절감 효과로도 이어질 수 있습니다”라고 설명했다.

특히 SK하이닉스가 ESG 경영을 강화하는 것과 관련해 회사의 구성원으로서 ESG 가치 실현을 위한 적극적인 자세가 필요하다는 의견이 나왔다. 이재혁 TL은 “상품 개발의 경우 기획 단계에서 ESG 요소를 적절히 적용해야 실제 개발 단계에서도 ESG 가치 실현이 이뤄질 수 있을 것이라 생각합니다”라고 밝혔다.

조성권 PL도 “개발과정에서 제품을 테스트할 때도 예전보다 테스트 시간을 좀 더 줄이게 되고, 설계 단계에서도 최대한 저전력으로 작동할 수 있도록 설계하는 등 기획과 설계, 그리고 개발 모든 단계에서 전체적으로 ESG 가치 실현을 위해 함께 노력하고 있습니다”라고 말했다.

“더 나은 SK하이닉스 위해 도전 정신 필요해”

더욱 향상된 속도를 자랑하지만 소비전력은 더욱 줄어든 LPDDR5X, SK하이닉스 구성원들의 많은 고민과 노력이 없었다면 개발은 절대 불가능했을 것이다. “LPDD5X의 경우 20% 이상의 소비전력 감소를 이뤄냈는데, 고객사에서도 이와 관련해 좋은 피드백을 많이 받고 있어 뿌듯합니다.” 마케팅을 진행하고 있는 이욱재 PL은 실제로 SoC 업체 등 고객사들이 SK하이닉스의 새로운 LPDDR5X에 많은 칭찬을 보내왔다는 소식을 전했다.

▲ SK하이닉스의 긍정적인 미래에 대해 이야기하는 남기봉 TL(가운데)

특히 SK 하이닉스의 구성원들은 더욱 발전될 새로운 반도체에 대해서도 긍정적인 의견을 내비쳤다. 더욱 빠르고 강력한 반도체를 개발할 수 있다는 자신감 역시 함께였다. “지금까지 SK하이닉스를 다녀보니까 알겠습니다. 새로운 개발을 시작할 때 처음에는 ‘뭐가 이렇게 힘들지?’ 생각하는 일들이 많았는데요. 결국 몇 개의 허들을 넘으면 그 뒤로는 허들을 잘 넘을 수 있겠더라고요. LPDDR5X 개발이 성공적으로 이뤄냈으니 다음에는 더욱 좋은 성능의 반도체를 개발할 수 있을 것이라 기대하고 있습니다” 남기봉 TL은 추후 개발될 반도에 대해서도 큰 기대감을 내비쳤다.

김현승 TL은 마지막으로 SK하이닉스 구성원들에게 도전 정신을 갖자는 당부의 메시지를 전했다. “후배들에게 꼭 하고 싶은 이야기가 있는데요. 반도체 생태계를 이끌어가고 있는 SK하이닉스의 구성원이라면 도전 정신을 갖고 높은 목표를 설정했으면 좋겠습니다. 여러 방면으로 많은 아이디어도 내보고, 꾸준히 다양한 도전을 해봐야 한다고 생각합니다. 저희가 새로운 것들을 계속 시도한다면 정말로 외계인이 아니면 만들지 못할 것 같은 혁신적인 반도체들도 만들 수 있을 것이라고 확신하고 있습니다.”

스마트폰, 태블릿 등 모바일기기에 탑재되어 필름 역할을 맡고 있는 CMOS 이미지센서(CIS)는 가상현실(VR), 증강현실(AR), 자율주행자동차 등 4차 산업혁명 기술의 핵심 부품으로 주목 받고 있습니다. SK하이닉스는 D램, 낸드플래시 외에도 비메모리 분야인 CIS를 개발생산하며 경쟁력 강화를 위해 노력을 해오고 있는데요. 그렇다면 현재 SK하이닉스는 어떠한 목표를 향해 나아가고 있을까요? 영하이라이터가 CIS사업기획팀의 정성희 책임님을 만나 자세한 이야기를 들어보았습니다.

CIS사업기획팀을 소개합니다!

Q. 안녕하세요. 인터뷰에 응해주셔서 감사합니다. SK하이닉스 블로그 독자분들을 위해 간단한 자기소개 부탁드립니다.

안녕하세요. 만나 뵙게 되어 반갑습니다. CIS사업기획팀의 정성희 책임입니다. 저의 경우 소자•공정 파트부터 마케팅까지 다양한 업무를 수행했던 경험을 살려 이 팀에 오게 되었습니다.

Q. CIS사업기획팀에서는 어떤 업무를 수행하고 있나요?

저희 팀에서는 SK하이닉스 CIS사업의 중장기적인 목표를 세우는 일을 합니다. 그리고 목표 실현을 위해 CIS사업 관련 부서들을 관리·감독하는 컨트롤타워 역할을 하고 있습니다.

Q. CIS사업이 생소하게 느껴지는 분들이 많을 것 같아요. CIS사업이란 무엇인가요?

CIS는 사물을 읽어 전기적 영상신호로 변환해주는 장치입니다. 쉽게 말해 반도체 칩을 통해 이미지를 구현하는 센서라고 할 수 있습니다. 최근에는 모바일 기기가 디지털 카메라의 역할을 할 수 있게 해주는 핵심 반도체로 떠오르고 있는데요. 사진을 찍는 것뿐 아니라 물체를 인식하는 기능도 있기 때문에 ‘전자기기의 눈’이라 불리기도 합니다. 이러한 CIS 제품을 생산하고 유통하고 판매하는 모든 일이 CIS 사업이라고 할 수 있습니다.

Q. SK하이닉스가 CIS 분야에 주력하는 이유가 무엇인지 궁금합니다.

SK하이닉스의 경우 기존에는 D램과 낸드플래시를 중심으로 운영되었습니다. 하지만 D램과 낸드플래시는 시장의 수요에 따라 가격변동성이 매우 큰 편입니다. 반도체 시장에는 ‘크리스탈 사이클’이라는 시장이론이 있습니다. 일정한 주기로 시장상황이 오르락내리락하며 호황과 불황을 반복한다는 것인데요. 만약 호황기라면 현재처럼 상당한 수익률을 내겠지만, 불황기일 때는 적자가 날 가능성도 배제할 수 없죠. 따라서 회사 운영의 안정성을 도모하기 위해서는 사업을 다각화할 필요가 있습니다. CIS는 반도체 시장의 여러 후보군 중에서도 D램과 가장 연관성이 높습니다. 사업의 변동성을 완화하면서도 현재 기업의 환경에서 가장 가능성 있는 사업 분야인 것이죠.

CIS시장 점유율 확대를 위한 전략

Q. 최근 CIS의 활용 범위가 넓어지고 있는 만큼 CIS사업의 수익성과 투자효율성이 기대되고 있는데요. 현재 CIS에 이목이 쏠리는 이유는 무엇인가요?

CIS는 4차 산업혁명 시대의 핵심 부품이라고 볼 수 있습니다. 우리가 흔히 알고 있는 증강현실(AR), 가상현실(VR) 등에도 CIS를 필요로 하죠. 하지만 가장 중요한 분야는 단연 스마트폰을 비롯한 모바일 시장입니다. 또한, 자율주행차의 근간이 되는 기술인 첨단운전자지원시스템(ADAS) 등에서도 수요가 증가함에 따라 고부가가치 산업으로 주목 받고 있는 추세죠. 감시카메라와 같은 Security(보안) 분야에서는 아직 미진하긴 하지만 충분히 고부가가치 산업이 될 가능성이 있고요. 이렇듯 CIS분야에 대한 사업확장성과 투자효율성은 무궁무진하다고 볼 수 있습니다.

Q. 현재 CIS 시장에서 SK하이닉스는 어떤 위치에 있나요?

SK하이닉스는 현재 모바일 CIS를 중심으로 사업을 진행하고 있는데요. 모바일 시장에서는 매출기준 대략 4위, 전체 CIS시장에서는 5~6위라고 볼 수 있습니다. 현재 하이테크 분야에서 모바일 시장의 선두는 소니이고, 삼성이 그 뒤를 잇고 있습니다.

한편 미국의 온세미컨덕터는 오토모티브에 전문화되어 있는 강자라고 할 수 있습니다. 또한, 유럽계 기업들은 AVC나 PMIC(Power Management IC) 등 아날로그 칩에 강세를 보이고 있는데요. 과거 반도체 시장에서의 치킨게임에서 밀렸기 때문에 다른 판로를 찾아야만 했기 때문입니다. 대만에도 반도체 기업이 있지만 매우 값싼 제품들로 틈새시장을 공략하고 있는 상황입니다.

Q. SK하이닉스가 CIS분야에서 시장점유율 향상을 위해 가장 먼저 해결해야 할 과제는 무엇일까요?

하이테크 제품을 개발하는 것이 가장 시급한 목표입니다. 기반공정의 핵심(Backbone)을 확보하지 못하면 제품을 출시하지 못하고 시장에서 경쟁력을 갖출 수 없어요. 하지만 SK하이닉스는 후발주자로서 당장 하이테크를 실현하기는 어려운 것이 사실입니다. 그래서 요소기술(Critical Technology)을 확보하는 것이 상당히 중요합니다.

기존에는 고화소 위주로 제품군이 형성되었다면, 최근에는 고화질, 고기능 중심으로 트렌드가 변화하고 있어, HDR, Bokeh(배경을 흐리게하여 인물을 강조) 등이 주목 받고 있습니다. 또한, 듀얼 카메라가 점점 일반화되고 있어 이에 필요한 PDAF(Phase Detection Auto Focus), ISP(Image Signal Processing) 등의 기술이 수요가 증가되고 있습니다. 시장 점유율을 향상하기 위해서는 이 같은 시장의 흐름에 맞는 공정기술을 갖추고, 그에 맞는 요소기술도 확보하는 게 우선입니다.

Q. SK하이닉스의 경우 메모리 분야에서는 글로벌 시장의 선두를 달리고 있지만, CIS 분야는 후발주자라고 할 수 있는데요. SK하이닉스가 시장경쟁력 확보를 위한 차별화된 전략이 있다면요?

후발주자인만큼 하이엔드에 집중하기보다 중간제품인 미드엔드에 포커스를 맞춰 공략하려 하고 있습니다. 13Mega, 16Mega Pixel 제품을 주력으로 하면서 중국시장의 점유율을 높이는 것이 최대 관건이죠. 중국의 FA(Field Application Engineer)나 고객대응 인력들을 통해 서비스 분야를 확충했고, 고객 만족도를 향상시켜 경쟁력을 갖출 수 있도록 여러 방면에서 노력을 기울이고 있습니다.

Q. 그렇다면 이러한 전략을 실행하기 위해 팀 차원에서는 어떠한 노력을 하고 계신가요?

저희 팀은 향후 3년~6년정도에 해당하는 중장기 목표를 설정합니다. 중장기 매출 Capacity(Capa.)를 이미징하는 것이 핵심인데요. 이를 위해 정확도가 높은 자료들을 만들고, 사업부의 진행상황과 목표에 대한 방향성 점검을 합니다. 또, SK하이닉스에는 LHC(Lead-Help-Check)라는 상징적인 구호가 있는데, 이를 주도적으로 활용하고 있어요. 앞서 말한 목표를 이루기 위해 CIS사업의 여러 팀들을 올바른 길로 이끄는 것에 최선을 다하고 있습니다.

SK하이닉스의 더 나은 미래를 향해

Q. CIS사업기획팀이 보는 CIS산업의 전망은 어떠한가요?

앞으로도 센서기술은 더 발전할 전망입니다. 의료용 장비나 보안장비, 인공지능(AI), VR 등 무인(無人)시대에 가장 중요한 것이 센서이기 때문이죠. 그 중심에 CIS가 있고요. 그래서 아직 개발되지 않은 분야나 제품에 중요하게 쓰일 가능성이 높습니다. CIS는 가격도 저렴하고 성능도 좋은 편이기 때문에 장밋빛 미래를 기대해도 좋을 후보군이에요.

또한, 기존에는 자동차 생산량의 10% 정도에 해당하는 프리미엄 급에만 헤드업 디스플레이, Radar, Lidar와 같은 하이테크 기술이 탑재되었었는데요. 반도체의 가격이 점차 저렴해짐에 따라 최근에는 중상급 모델에도 탑재되는 추세입니다. 그렇다면 CIS의 수요는 더욱 높아지겠죠?

Q. 마지막으로 SK하이닉스 CIS사업기획팀의 앞으로의 목표에 대해 말씀해주세요.

수년내로 매출 2~3배를 목표로 하고 있습니다. 목표를 달성하기 위해서는 내부적으로 인적자원을 보충하는 게 중요할 것 같아요. 새로 시작하는 사업이다 보니 인적자원이 부족하기 때문에 외부의 우수 인력들을 확보해야 할 것입니다. 외부적으로는 중국 시장을 안정적으로 확보할 필요가 있습니다. 중국은 저희에게 매우 중요한 시장입니다. 하지만 중국에는 ‘자국업체 보호정책’이 있어 타국의 회사들에게 굉장히 불리하게 작용합니다. 원가절감 측면에서 엄청난 차이가 있죠. SK하이닉스 제품이 중국 시장에서 경쟁력을 갖기 위해서는 기술적으로 우위를 차지하는 게 가장 시급할 것 같습니다.

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