[반도체 시사] '삼성전자, ESG 경영, 지구를 살리는 미션'

기업은 세계가 주목하는 탄소배출량 저감을 위해 ESG 경영을 채택하고 있습니다. 삼성전자에서 최근 출시한 DDR5의 대한 정보에 대해서 알아보겠습니다.

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'속도는 빠르게, 용량은 크게, 전력은 낮게' DDR5의 3콤보!

전 세계 전력 사용량의 1%가 사용될 정도로 전력소모량이 많은 데이터센터

데이터 센터의 서버에는 메모리 저장장치인 SSD가 들어갑니다. 여기에 사용되는 디램 캐시에 DDR(Double Data Rate)이 장착되어있습니다. DDR중 가장 최신 기술이 적용된 삼성전자의 DDR5입니다. 전 세계 서버용 디램을 삼성전자의 DDR5로 교체할 경우, 동작전압은 1.2V에서 1.1V로 낮아지고, 동작속도는 3200Mbps에서 6400Mbps로 빨라지게 됩니다. 

"0.1V의 힘"
데이터센터는 수많은 서버들로 구성되어 있습니다. 하나의 서버에는 32개의 모듈이 들어가고, 각 모듈에는 40개의 디램 칩이 들어갑니다. DDR5 하나만 봤을 때는 '0.1V'라는 작은 수치이지만, 수많은 '0.1V'가 모여 막대한 전력감소 효과를 냅니다. 실제로 전 세계 서버용 D램을 이전 세대인 DDR4에서 DDR5로 교체할 경우 1년에 약 1TWh에 전력량을 줄일 수 있습니다. 

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'지구를 살리기 위한 삼성전자 반도체의 미션, "탄소배출을 줄여라"'

삼성반도체는 기술 개발의 고도화를 통해 저전력 반도체를 개발했습니다. 그리고 모든 생산단계에서 탄소발자국을 줄이기 위해 노력하고 있습니다. 끊임없는 노력으로 영국의 친환경 기관인 CARBON TRUST로부터 인증을 받았습니다. 반도체 업계 최초로 제품 탄소발자극 인증을 획득한 것입니다.

이는 제품 수명주기 PLC(Product Life Cycle) 전 과정에서 탄소배출량을 측정함으로써 가능했습니다. 원자재 추출부터 운송과정, 칩에 생산과정, 일상생활에서의 제품 사용과 폐기까지 전과정을 말이죠. 그리고 우리의 제품들이 2019년부터 꾸준히 제품탄소발자국 인증을 받아왔습니다. 하지만 거기서 멈추지 않고 계속해서 탄소발자국을 줄이고 개선하는 노력을 이어왔습니다. 무엇보다도 생산 정확도를 계산했습니다. 결함을 줄이면 수율이 높아지는 것은 물론 낭비를 줄일 수 있기 때문입니다. 그 결과 다시 한 번 반도체 업계 최초로 탄소저감 인증을 획득했습니다. 이러한 탄소저감 인증 제품 때문에 68만톤 가량의 탄소배출량을 줄일 수 있었습니다. 이는 무려 약 1,130만 그루의 나무가 탄소를 흡수하고 저장하는 양과 같습니다. 하지만 이것은 아직 시작에 불과합니다. 모든 발걸음은 더 나은 미래로 나아가게 합니다.

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지구온난화를 낮추는 '저전력반도체'

지구온난화 가속화의 주요 범인은 바로 '데이터 센터'입니다. 24시간 가동으로 상당한 전력소모와 열을 냉각시키기 위한 추가적인 전력이 요구됩니다. 5G, 인공지능, 사물인터넷 등 기술이 급속도로 발전하고, 유튜브나 OTT 등 영상 플랫폼 사용이 일상화되면서 엄청난 양의 영상과 사진들이 '데이터 센터'에 저장되고 있습니다.

 이런 데이터를 처리하고, 저장하고, 소비자들에게 끊김 없이 제공하기 위해서 데이터 센터는 24시간 동안 가동되어야 합니다. 이는 어마어마한 양의 '전력'을 요구하고, 또한 데이터센터 가동을 위한 전력 사용 외에도 쉬지않고 가동되는 데 데이터센터의 열기를 식히기 위한 전력도 요구됩니다. 이러한 전력 사용의 증가는 지구온난화를 야기하는 온실가스 배출의 주요 원인이 됩니다.

데이터센터의 전력소모를 최대한 줄이는 것이 전 세계적인 과제가 되었습니다. 데이터센터의 전력 증폭을 해결할 수 있는 방안은 바로 저전력 반도체입니다. 전력을 덜 소모하고 열 발생이 적어 데이터 센터 전체의 전력 효율을 최적화 할 수 있기 때문입니다.

 기존에는 데이터 센터 서버에서 주로 Hard Disk Drive (HDD)를 사용해 데이터를 저장했다면 2000년 대 등장한 Solid State Drive, SDD에 저장합니다. SSD는 HDD보다 성능면에서 뛰어나며 소비전력과 발열도 적어 최적의 데이터센터 솔루션으로 자리잡았습니다. 하지만, 인류가 만들어내는 데이터의 양은 엄청난 속도로 증가하고 있으며, 2025년에 축적되는 데이터가 2018년까지 쌓인 데이터 대비 5.3배나 증가한 175ZB 제타바이트에 달할 것으로 예상하고 있습니다. 그래서 이러한 이유로 데이터 센터 전력효율의 중요성은 계속해서 커지고 있습니다. 이에 삼성전자 반도체는 SSD의 전력 효율을 최대로 끌어올리고자 노력하고 있습니다. SSD가 작동할 때 불필요하게 소모되는 '잉여전력' 요소를 찾아내고, 온도가 어떻게 변하는지도 모니터링함으로써 최대한 발열을 줄일 수 있는 기술을 개발하고 있습니다.

 이러한 노력의 일환으로, 2021년 2월에는 데이터센터 전용 고성능 저전력 SSD 'PM9A3 E1.S'를 출시하고 3월에는 업계 최초로 '하이케이 메탈게이트 (HKMG) 공정을 적용해 저전압에서도 고성능 구현이 가능한 DDR5 모듈을 선보였습니다. 2020년에 출하된 전 세계 데이터 센터 서버용 HDD를 모두 SSD로 교체한다고 가정했을 때, 전력량은 연간 3TWh나 절감된다고 합니다. 여기에 2020년 출하되는 서버의 D램을 기존 DDR4에서 최신 DDR5로 업그레이드 하면, 연간 약 1TWh를 추가로 절감할 수 있습니다. 또한 그 결과로, 서버를 직접 가동하는 전력 외에도 열기를 식히는 에너지를 포함해 데이터 센터 전반적인 우영 facility에 드는 전력도 3TWh가 절감됩니다. 이를 모두 합치면 연간 총 77TWh의 전력량이 감소됩니다. 이는 노후 화력발전소 2.5기를 대체할 수 있는 전력량입니다.

이처럼, 저전력 반도체를 사용하면 에너지를 큰 폭으로 절약할 수 있고, 그에 따라 온실가스 배출량도 저감된다는 것을 알 수 있습니다. 지금까지 뛰어난 성능과 전력효율로 지구 온난화르 낮추는 '저전력 반도체'에 대해서 알아보았습니다.

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출처 : Samsung Semiconductor

 

[내일도 애쓰지(ESG) Ep.13] 0.1V가 지구의 미래를 바꾼다!? DDR5의 놀라운 나비효과 – 삼성반도체이