美 현지 전력망 한계로 대규모 데이터센터 허가 제한 잇따라
HBM5에 통합 냉각 아키텍처 적용해 열 저항 30% 낮춰
열 효율 1000배 높은 직접 액랭식 eSSD 라인업도 제시
SK하이닉스가 전력망 규제 압박이 거세진 미국 빅테크 인공지능(AI) 데이터센터를 겨냥해 맞춤형 액랭식 메모리 패키징 마케팅에 본격 나섰다. 전력 소모를 줄이고 열 효율을 극대화한 차세대 패키징 기술을 통해 차세대 AI 메모리 시장의 주도권을 굳히겠다는 전략으로 풀이된다.
10일 글로벌 아시아 전문 매체 이스트아시아브리프에 따르면 SK하이닉스는 지난 8일(현지시간) 고밀도 AI 서버 설치에 따른 지역 전력망 한계와 규제에 직면한 미국 데이터센터 운영사들을 대상으로 맞춤형 냉각 패키징 솔루션을 제안한 것으로 전해졌다. 이는 컴퓨팅 성능 향상으로 단일 AI 서버 랙의 전력 소비량이 100킬로와트(kW)를 넘어서며 기존 공랭식 시스템으로는 발열을 감당하기 어려워진 데 따른 조치다.
현재 미국 내 클라우드 사업자들은 심각한 전력망 병목 현상을 겪고 있다. 이달 초 치러진 미국 선거에서 오하이오, 조지아 등 주요 주를 포함한 46개 지역에서 대규모 컴퓨팅 시설 허가를 제한하거나 유틸리티 자본 지출 이전을 제한하는 법안이 통과된 것으로 나타났다. 2030년까지 전 세계 데이터센터 전력 소비량이 945테라와트시(TWh)에 달해 미국 신규 전력 수요의 75%를 차지할 것으로 점쳐지는 가운데, 실리콘 수준의 열 효율 확보가 차세대 시설 구축의 핵심 상업적 전제 조건으로 떠올랐다.
이에 SK하이닉스는 실리콘 스택 내부의 열을 관리하기 위해 통합 고대역폭메모리(HBM) 패키징 아키텍처인 'iHBM'을 대안으로 내세우고 있다. 회사는 지난 5월 26일 iHBM을 처음 공개하며, 메모리 스택과 기본 로직 다이를 연결하는 물리적 계층에 통합 냉각 요소(ICE)를 직접 내장했다고 밝혔다.
통합 냉각 요소는 열전도율이 높은 실리콘 기반의 비전도성 물질을 사용해 집중된 신호 경로에서 열을 빼낸다. 코어 다이를 거쳐 열을 밖으로 배출하던 기존 표준 메모리 스택과 달리, 직접적인 열 방출 경로를 만들어 패키지 열 저항을 30% 이상 줄이는 방식이다. SK하이닉스 측은 "구조적 재설계를 통해 직접적인 열 방출 경로를 만들어 패키지 열 저항을 30% 넘게 줄일 수 있다"고 설명했다. 회사는 2027년 샘플링을 시작할 예정인 상업용 HBM5 생산 라인에 이 통합 냉각 아키텍처를 적용할 계획이다.
HBM 외에도 데이터센터의 전력 효율을 높이기 위한 기업용 솔리드스테이트드라이브(eSSD) 솔루션도 함께 제시됐다. SK하이닉스는 지난 10월 16일 미국 산호세에서 열린 산업 하드웨어 서밋에서 직접 액랭식을 지원하는 eSSD 라인업 'PEB210 E1.S'를 시연했다. 이 제품은 9.5밀리미터(mm) 두께로 설계돼 드라이브 섀시를 가로질러 액체 냉각재가 직접 흐르도록 만들어졌다.
액랭식은 공기를 이용한 냉각 방식보다 열 전달 효율이 최대 1000배 높아 빽빽하게 밀집된 컴퓨팅 인클로저 내부의 보조 팬 전력 소비를 대폭 줄여준다. 대형 클라우드 사업자들이 전체 데이터센터 전력의 약 40%를 공기 냉각기나 환기 장치에 지출하고 있는 점을 고려하면 상당한 비용 절감 효과가 기대된다. 서버 수준의 열 저항을 낮추면 운영자는 제한된 전력 한도 내에서 더 높은 컴퓨팅 밀도를 구현할 수 있다.
경쟁사들도 차세대 메모리 소켓 시장을 선점하기 위해 열 분산기 및 하이브리드 본딩 기술 개발에 속도를 내고 있다. 삼성전자는 하이퍼스케일 구매자들에게 HBM을 공급하며, 통합 열 분산기를 활용한 대체 열 패키징 라인업을 유지하고 있다. 대만 TSMC는 SK하이닉스의 메모리 스택이 호스트 프로세서와 결합되는 '칩 온 웨이퍼 온 서브스트레이트(CoWoS)' 첨단 패키징 라인을 제공하고 있다.
미국 내 전력망 확장 지연으로 인해 향후 4년 동안 수십억 달러 규모의 데이터센터 캠퍼스 개발이 지연될 위기에 처했다. 클라우드 제공업체들은 치솟는 전기 요금과 최대 7년까지 길어지는 상호 연결 대기열에 직면해 있다. 열 관련 칩 재설계는 에너지 보존에 대한 자본 부담을 외부 공장 장비에서 부품 수준의 실리콘 패키징으로 이동시키고 있다.
※ 이 기사는 랑펀미디어 AI 시스템을 통해 수집된 정보를 바탕으로 작성되었습니다.
