SK 추격하는 삼성…HBM4 주도권 경쟁 본격화

[프라임경제] 6세대 고대역폭 메모리(HBM)인 HBM4를 둘러싼 주도권 경쟁이 본격화되고 있다. SK하이닉스(000660)는 HBM4 양산 체제를 세계 최초로 구축하면서 선제적 대응에 나섰고, 삼성전자(005930)는 차세대 공정을 먼저 적용한 제품으로 반전을 노리고 있다.

SK하이닉스 HBM4. ⓒ SK하이닉스

HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 연결해 기존 D램보다 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고부가가치, 고성능 제품으로서 인공지능(AI) 칩의 핵심 부품이다. 엔비디아는 내년에 출시하는 차세대 AI 가속기 '루빈'에 HBM4를 탑재할 전망이다. 

◆SK하이닉스, HBM3E 대비 대역폭 2배·전력효율 40%↑

16일 업계에 따르면 SK하이닉스는 HBM4 개발을 성공적으로 마무리하고, 양산 체제를 세계 최초로 구축했다. 

SK하이닉스는 HBM4 개발을 위해 시장에서 안정성이 검증된 자체 어드밴스드(Advanced) MR-MUF 공정과 10나노급 5세대(1bnm) D램 기술을 적용해 양산 과정의 리스크도 최소화했다.

새롭게 양산 체제를 갖춘 HBM4는 이전 세대 HBM3E보다 2배 늘어난 2048개의 데이터 전송 통로(I/O)를 적용해 대역폭을 2배로 확대하고 전력 효율은 40% 이상 끌어올려 세계 최고 수준의 데이터 처리 속도와 전력 효율을 실현했다.

이 제품을 고객 시스템에 도입 시 AI 서비스 성능을 최대 69%까지 향상시킬 수 있어 데이터 병목 현상을 근본적으로 해소하는 동시에 데이터센터 전력 비용도 크게 줄일 것으로 전망된다.

또한 10Gbps(초당 10기가비트) 이상의 동작 속도를 구현해 국제반도체표준협의기구 JEDEC의 HBM4 표준 동작 속도인 8Gbps를 크게 뛰어 넘었다.

조주환 SK하이닉스 부사장(HBM개발 담당)은 "HBM4 개발 완료는 업계에 새로운 이정표가 될 것"이라며 "고객이 요구하는 성능, 에너지 효율, 신뢰성을 모두 충족하는 제품을 적시에 공급해 AI 메모리 시장에서의 경쟁 우위를 확보하고 신속한 시장 진입을 실현할 것"이라고 말했다.

◆삼성전자, HBM에 1c D램 기술 도입

삼성전자도 HBM4 12단 제품 개발을 완료하고 글로벌 주요 고객사에 샘플을 공급한 상태다.

삼성전자 평택 공장 전경. ⓒ 삼성전자

삼성전자는 SK하이닉스에 비해 늦은 만큼 차별화된 공정으로 시장의 판도를 뒤집겠다는 전략이다. 

이번 제품에 한 세대 앞선 6세대(1c) D램 공정과 4나노 파운드리 공정을 동시에 적용해 양산한다. HBM에 1c D램 기술을 도입한 것은 삼성전자가 처음이다. SK하이닉스는 한 세대 전인 1b D램을 활용하고 있다. 

일반적으로 미세 공정을 사용할수록 속도 등 성능이 향상된다. 4나노 파운드리 공정을 쓴 로직 다이(고대역폭메모리 가장 밑단의 두뇌 역할을 하는 칩)는 인터페이스 속도, 병목 현상 해소 등에서 장점을 가져 집적도와 성능, 전력 효율을 높여준다.

삼성전자는 지난 2분기 콘퍼런스콜에서 "HBM4 수요 본격화에 맞춰 적기에 공급을 늘릴 계획이고, 이를 위해 1c 나노 생산능력 확대에 필요한 투자를 지속 집행하고 있다"고 밝혔다.

삼성전자의 HBM4는 전 세대 대비 40%의 전력 효율이 개선됐고 데이터 처리 속도는 JEDEC 표준인 8Gbps를 넘어 최대 11Gbps에 달하는 것으로 전해졌다.

김동원 KB증권 연구원은 "엔비디아가 HBM4 공급업체들에 더 높은 조건의 전력 소모 감소와 속도 향상을 요구하는 가운데 삼성전자가 1c D램 기반의 HBM4 생산 수율을 안정적으로 달성한다면 내년 HBM 공급량은 큰 폭의 증가세를 보일 것"이라고 내다봤다.