D램의 기본구조 및 데이터 전송 효율 / DRAM DDR5

메모리 반도체는 정보를 저장하는 방식에 따라 휘발성(Volatile)과 비휘발성(Non-volatile)으로 구분됩니다.

휘발성 메모리는 전원이 공급될 때만 데이터를 유지하며, 대표적으로 D램(DRAM)과 S램(SRAM)이 있습니다.

 

이 중 D램(Dynamic Random Access Memory)은 전자기기의 시스템 메모리로 가장 광범위하게 활용되고 있는 메모리입니다.

 

 

D램의 기본 구조

D램은 일정 시간마다 저장된 데이터를 재생(refresh) 해야 하는 특성으로 인해 'Dynamic'이라는 명칭이 붙었습니다.

이는 저장 셀 내 커패시터(Capacitor)에 저장된 전하가 시간이 지남에 따라 자연적으로 소실되기 때문입니다.

 

D램 셀은 트랜지스터 1개와 커패시터 1개로 구성되며, 커패시터에 전하가 존재하면 '1', 없으면 '0'으로 판별되어 데이터를 저장합니다.

그러나 전하가 누설되어 점차 감소하기 때문에 주기적인 리프레시가 필요하며, 전원이 차단되면 저장된 정보는 모두 소멸됩니다.
이러한 특성으로 인해 D램은 고속 데이터 처리에는 적합하지만, 영구 저장 용도로는 부적합합니다.

DRAM에 대한 설명 (출처: 삼성전자 반도체 백과사전 유튜브)

 

DDR 데이터 전송 효율의 진화

D램 기술은 세대별로 발전하며 성능 향상을 거듭해왔습니다.

 

DDR 5세대로 변화과정 (출처: 삼성전자 반도체 백과사전 유튜브)

특히, DDR(Double Data Rate) 기술은 한 클럭 주기에서 데이터를 두 번 전송할 수 있는 방식으로, 이전의 SDR(Single Data Rate) 대비 속도 면에서 큰 진보를 이루었습니다.

• DDR4: 데이터 전송속도와 안정성이 향상된 4세대 제품으로, 광범위한 시스템에서 활용
• DDR5: 데이터 전송 대역폭은 DDR4 대비 두 배 이상 향상되었고, 전력 효율성도 크게 개선됨

 

DDR 세대가 진화할수록 메모리의 속도는 증가하고, 동작 전압은 낮아지며, 소비전력은 줄어드는 형태로 최적화되고 있습니다.
특히 AI, 서버, 고성능 연산 분야에서는 이러한 성능 향상이 매우 중요하게 작용합니다.

 

D램의 형태 칩, 패키지, 모듈

D램은 목적에 따라 다양한 형태로 제조 및 활용됩니다.

반도체 패키지의 종류 (출처: SK하이닉스)

• 칩(Chip): 웨이퍼에서 절단된 단일 반도체 다이 형태
• 패키지(Package): 기능 및 용량에 따라 적층 된 칩을 보호하고 전기적으로 연결한 형태
• 모듈(Module): 패키지 여러 개를 기판 위에 실장한 구조로, 일반적인 데스크탑·서버에서 사용하는 메모리

예를 들어, 모바일 D램은 패키지 형태로 SoC(System on Chip)와 함께 탑재되고, PC 및 서버용 D램은 모듈 형태로 사용됩니다.
최근 주목받는 HBM(High Bandwidth Memory) 또한 D램 기반 구조로, 고속 데이터 처리를 위해 수직 적층 구조로 설계된 고대역폭 메모리입니다.

 

결론

D램은 PC, 서버, 스마트폰, AI 및 자율주행 시스템 등 다양한 분야에 적용되며, 시스템 성능의 핵심 요소로 작용하고 있습니다.

특히 HBM과 같은 고성능 제품군은 D램의 구조를 기반으로 하되, 차세대 패키징 기술을 통해 처리 속도와 대역폭을 극대화한 형태로 발전하고 있습니다.

 

향후 DDR6, HBM4와 같은 제품이 등장함에 따라 D램 기술은 더욱 정교해질 것이며, 데이터 중심 시대의 기반 인프라로서의 역할을 계속 이어갈 것으로 기대됩니다.

 

삼성전자 반도체 백과사전을 참고해서 작성했는데 유튜브 하단 링크를 참고하세요!!

 

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