2026년 4월 23일, 미국의 신생 인공지능 및 스토리지 기술 제조사인 NEO Semiconductor는 자사의 3D X-DRAM 기술이 개념 증명(POC)을 성공적으로 완료했다고 공식 발표했습니다. 이는 이 새로운 유형의 3D 적층 메모리가 기존 3D NAND 플래시 생산 라인을 사용하여 제조 가능함을 입증하여 AI 시대의 고밀도, 저전력, 저비용 메모리 솔루션의 길을 열었습니다.

3D X-DRAM 기술로 개념 증명 완료, 기존 표준을 훨씬 능가하는 성능

보도에 따르면 이 3D X-DRAM 기술 개념 증명 칩은 NEO Semiconductor가 대만 양밍 치아오퉁 대학교 산학 혁신 연구소(IAIS)와 협력하여 개발했으며, 응용 연구 기관인 대만 반도체 연구소(NIAR-TSRI)에서 테이프아웃 및 테스트를 거쳤습니다. 이 칩은 포괄적인 전기 및 신뢰성 평가를 성공적으로 통과하여 메모리 아키텍처의 견고성과 안정성을 확인했습니다.

NEO Semiconductor가 발표한 개념 증명 테스트 결과에 따르면 3D X-DRAM은 여러 주요 지표에서 좋은 성능을 발휘합니다. 구체적인 데이터는 다음과 같습니다.

읽기 및 쓰기 대기 시간: 10나노초(<10ns) 미만으로 고성능 컴퓨팅의 엄격한 속도 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

데이터 보존 시간: 85°C의 고온에서 1초 이상. 이 데이터는 JEDEC(Solid State Technology Association) 표준 DRAM 64밀리초 보존 시간보다 15배 더 깁니다.

비트 라인 간섭 및 워드 라인 간섭: 둘 다 85°C에서 1초를 초과하여 탁월한 간섭 방지 능력을 나타냅니다.

주기 내구성: 1011⁴ 이상의 읽기 및 쓰기 주기, 매우 긴 서비스 수명;

이 성능 수치는 3D X-DRAM이 고속 읽기 및 쓰기 기능을 유지하면서 데이터 보존 및 내구성 측면에서 기존 DRAM 사양을 훨씬 능가한다는 것을 의미합니다.


전 TSMC 최고 기술 책임자이자 현재 Yang-Ming Jiaotong University의 수석 부사장인 Jack Sun 박사는 "산업계와 학계 간의 긴밀한 협력을 통해 실제 실리콘 제조 공정 조건에서 NEO 3D DRAM 개념의 타당성을 검증하게 되어 매우 기쁩니다. 이 성공적인 개념 증명은 혁신적인 메모리 아키텍처의 잠재력을 보여줄 뿐만 아니라 성숙한 프로세스를 사용하여 첨단 메모리 기술을 달성하는 타당성을 확인시켜 줍니다."라고 말했습니다.

TechInsights의 최정동 수석 기술 연구원은 "전통적인 DRAM 스케일링이 한계에 가까워짐에 따라 NEO의 실리콘 기반 개념 증명은 중요한 이정표를 나타냅니다. 지난 10년 동안 3D NAND로 전환한 것처럼 이제 우리는 전통적인 스케일링의 한계를 뛰어넘는 새로운 3D DRAM 시대의 시작을 목격하고 있습니다."라고 지적했습니다.

3D X-DRAM과 X-HBM이 AI 메모리 시장 판도 바꿀 전망

낸드플래시는 이미 3D 시대에 진입했고, 적층 수는 급격히 늘어나고 있다. 300단 이상의 낸드플래시 양산을 앞두고 있다. 이에 따라 2D 시대에 비해 3D 낸드플래시의 용량 비율도 크게 향상됐고, 비트당 비용도 급격하게 낮아지고 있다. 이에 비해 DRAM은 2D 평면 시대에 수년 동안 정체 상태를 유지했으며 비트당 비용도 매우 느리게 감소했습니다.

Intel의 Optane 3D XPoint와 같은 스토리지급 메모리 기술은 DRAM에 가까운 속도를 제공하도록 개발되고 있지만 비용은 NAND에 더 가까울 수도 있습니다. 그러나 Optane은 생산 규모를 신속하게 확장할 수 없고 비휘발성 메모리가 프로그래밍하기에 너무 복잡하여 비용이 여전히 높았기 때문에 실패했습니다.

DRAM 셀을 적층하는 것은 DRAM 비용을 줄이고 칩 밀도를 높이는 확실한 아키텍처 방법이지만 많은 과제에 직면해 있습니다. 하지만 네오세미컨덕터는 이 목표를 달성하기 위해 2023년 3D X-DRAM 기술 출시를 발표했다.

보도에 따르면 3D X-DRAM 기술의 아이디어는 주로 스택 레이어 수를 늘려 메모리 용량을 늘리는 3D NAND 플래시와 유사합니다. 네오세미컨덕터가 2023년 출시한 최초의 3D DRAM 유닛 디자인 '1T0C'(1트랜지스터, 제로 커패시터)는 3D 낸드플래시 칩과 유사한 FBC 플로팅 게이트 기술을 사용하지만 마스크 층을 추가하면 수직 구조를 형성할 수 있어 230단 스택과 128Gb의 코어 용량을 구현할 수 있다. 현재 2D DRAM 메모리의 코어 용량은 여전히 ​​16Gb로 8배의 용량을 달성하고 있습니다. 전반적으로 이 디자인은 높은 수율, 낮은 비용 및 크게 향상된 밀도를 제공합니다.


NEO Semiconductor는 2025년에 1T1C 및 3T0C 아키텍처를 출시했으며 2026년에 현재 기존 DRAM 모듈의 10배 용량을 제공하는 최대 512Gb 밀도의 개념 증명 테스트 칩을 생산할 것이라고 발표했습니다.



네오세미컨덕터도 3D X-DRAM 기술을 기반으로 단일 메모리 칩의 용량 목표인 1Tb를 2030년에서 2035년 사이에 달성할 수 있을 것으로 예측하고 있다. 이는 단일 양면 메모리 스틱이 2TB의 용량을 달성할 수 있고, 서버 메모리는 32개의 칩을 사용하여 단일 4TB 용량을 달성할 수 있음을 의미한다. 동시에 비용도 크게 절감됩니다.

네오세미컨덕터의 3D X-DRAM 기술이 이번에 개념 증명을 완료해 해당 기술의 성공적인 상용화가 기대된다는 의미이기도 하다.

더 중요한 것은 3D X-DRAM이 AI에 대한 고성능, 저전력 작업 부하 요구 사항을 지원할 수 있을 뿐만 아니라 3D NAND 플래시 제조 공정을 사용하여 제조할 수도 있으며, 기존 생산 라인을 빠르게 활용하여 대규모 대량 생산을 달성할 수 있다는 것입니다.

NEO Semiconductor의 창립자 겸 CEO인 Andy Hsu는 "이러한 결과는 DRAM의 새로운 확장 경로를 입증합니다. 우리는 이 기술이 AI 시대에 훨씬 더 높은 밀도, 더 낮은 비용 및 더 높은 에너지 효율성을 달성할 수 있다고 믿습니다. 성숙한 3D NAND 제조 프로세스와 생태계를 활용함으로써 우리는 3D DRAM을 더 빠르게 현실화하는 것을 목표로 합니다."

3D X-DRAM 기술을 기반으로 하는 NEO Semiconductor가 2025년에 세계 최초의 AI 칩용 초고대역폭 메모리(X-HBM) 아키텍처를 출시할 예정이라는 점도 언급할 가치가 있습니다. 이 아키텍처는 32,000비트(32K비트)의 초고 비트 폭과 512Gb의 단일 레이어 용량을 달성할 수 있다고 주장합니다. 기존 HBM과 비교하여 대역폭은 16배, 밀도는 10배 증가합니다.

오늘날 AI 컴퓨팅 성능에 대한 수요가 기하급수적으로 증가함에 따라 기존 HBM 메모리도 밀도, 대역폭 및 전력 소비의 세 가지 병목 현상에 직면해 있습니다. 한국과학기술한림원 연구에서는 2040년쯤 출시 예정인 HBM8도 16K비트 버스와 칩당 80Gbit 용량만 제공할 수 있을 것으로 내다봤다.

NEO의 X-HBM은 32K비트 버스와 칩당 512Gb의 용량을 달성했는데, 이는 약 15년 ​​전에 이러한 성능 예측을 뛰어넘는 것과 같습니다.

Acer 창업자로부터 투자 유치

정보에 따르면 NEO Semiconductor는 차세대 인공 지능 및 스토리지 기술을 개척하는 첨단 기술 회사입니다. 2012년에 설립되어 캘리포니아주 새너제이에 본사를 두고 있는 이 회사는 증가하는 인공 지능 및 데이터 중심 컴퓨팅 수요를 충족하기 위해 메모리 아키텍처를 재정의하는 데 주력하고 있습니다.

NEO Semiconductor의 창립자이자 CEO인 Andy Hsu는 1995년 Rensselaer Polytechnic Institute에서 석사 학위를 받은 후 16년 동안 이름 없는 반도체 스타트업에서 근무했습니다. 그는 2012년 8월 NEO Semiconductor를 설립했으며 120개 이상의 승인된 특허를 발명했습니다.

NEO의 주요 혁신 기술에는 X-NAND, 3D X-AI 및 X-HBM뿐만 아니라 3D NAND와 유사한 구조를 활용하여 고밀도, 에너지 효율적인 메모리로 확장 가능한 경로를 지원하는 획기적인 아키텍처인 주력 제품인 3D X-DRAM이 포함됩니다.

3D X-DRAM 기술이 개념 증명을 성공적으로 완료한 가운데 NEO Semiconductor는 Acer의 창립자이자 전 TSMC 이사인 Stan Shih가 주도하는 새로운 전략적 투자를 받았다고 발표했습니다. Shi Zhenrong은 20년 넘게 TSMC의 이사로 재직했습니다. 이번 투자에 대한 그의 참여는 업계에서 NEO Semiconductor의 기술과 비전에 대한 강력한 지지로 간주됩니다.

Zhenrong Shi는 "산업계와 학계 간의 협력을 통해 이러한 획기적인 성과가 달성된 것을 매우 기쁘게 생각합니다."라고 말했습니다. "이 컨셉 포인트는 혁신, 강력한 엔지니어링 실행 및 대만의 강력한 반도체 생태계를 통합하여 성공적으로 실현되었습니다. NEO의 3D DRAM은 미래 시스템 아키텍처에서 핵심 역할을 할 것으로 예상됩니다. 차세대 메모리가 AI 컴퓨팅에 점점 더 중요해짐에 따라 3D X-DRAM과 같은 혁신은 글로벌 메모리 산업 발전에 크게 기여할 것으로 예상됩니다."

NEO Semiconductor는 이 자금이 POC의 성공적인 개발을 지원했으며 어레이 수준 구현, 다층 테스트 칩 개발, 전략적 파트너십 탐색을 위한 주요 메모리 회사와의 협력 강화 등 회사의 다음 단계를 계속 발전시킬 것이라고 밝혔습니다.

NEO Semiconductor는 현재 이 기술을 상용화하기 위해 메모리 및 반도체 생태계의 업계 파트너와 적극적으로 논의하고 있습니다. 성공적인 POC 검증과 업계 참여 증가를 통해 회사는 차세대 AI 스토리지 시스템의 기반 기술로 3D X-DRAM을 발전시키는 데 초점을 맞춘 새로운 단계로 진입하고 있습니다.