삼성전자, 세계 최초 HBM4 양산 출하…시장 선점 나서

[프라임경제] 삼성전자(005930)는 12일 세계 최초로 업계 최고 성능의 6세대 고대역폭 메모리(HBM4)를 양산 출하했다고 밝혔다. 당초 이번 설 연휴 직후 출하를 시작할 예정이었으나 고객사와 협의를 거쳐 일정을 1주일가량 앞당긴 것으로 알려졌다.

삼성전자 HBM4 제품 사진. ⓒ 삼성전자

삼성전자는 이번 HBM4를 업계 최고 성능으로 만들어 처음 출하하면서 본격적으로 시장 선점에 나섰다.

삼성전자는 HBM4 개발 착수 단계부터 JEDEC 기준을 상회하는 성능 목표를 설정하고 개발을 추진해왔다. 

이번 제품에는 최선단 공정 1c D램(10나노급 6세대)을 선제적으로 도입해 재설계 없이 양산 초기부터 안정적인 수율과 업계 최고 수준의 성능을 확보했다.

황상준 삼성전자 메모리개발담당 부사장은 "삼성전자 HBM4는 기존에 검증된 공정을 적용하던 전례를 깨고 1c D램 및 Foundry 4나노와 같은 최선단 공정을 적용했다"며 "공정 경쟁력과 설계 개선을 통해 성능 확장을 위한 여력을 충분히 확보함으로써 고객의 성능 상향 요구를 적기에 충족할 수 있었다"고 말했다.

삼성전자는 HBM4 기술 경쟁력 강화를 위해 1c D램을 적용하는 한편, 베이스 다이의 특성을 고려해 성능과 전력 효율 측면에서 유리한 4나노 공정을 적용했다. 베이스 다이는 HBM 적층 구조의 가장 아래에 위치해 전력·신호를 제어하는 기반 칩이다.

그 결과 삼성전자 HBM4는 JEDEC 업계 표준인 8Gbps를 약 46% 상회하는 11.7Gbps(초당 기가비트)의 동작 속도를 확보했다. 

이는 전작 HBM3E의 최대 핀 속도인 9.6Gbps 대비 약 1.22배 향상된 수치다. 최대 13Gbps까지 구현이 가능해 인공지능(AI) 모델 규모가 커질수록 심화되는 데이터 병목을 효과적으로 해소할 것으로 기대가 모인다.  

삼성전자의 HBM4는 단일 스택(묶음) 기준 총 메모리 대역폭을 전작 HBM3E 대비 약 2.7배 향상된 최대 3.3TB/s 수준으로 끌어올려 고객사 요구 수준인 3.0TB/s를 상회하는 성능을 확보했다.

삼성전자의 HBM4는 12단 적층 기술을 통해 24GB~36GB의 용량을 제공한다. 고객사의 제품 일정에 맞춰 16단 적층 기술을 적용해 최대 48GB까지 용량을 확장할 계획이다.

삼성전자 HBM4 양산 출하. ⓒ 삼성전자

삼성전자는 데이터 전송 입출력(I/O) 핀 수가 1024개에서 2048개로 확대됨에 따라 발생하는 전력 소모와 열 집중 문제를 해결하기 위해 코어 다이에 저전력 설계 기술을 적용했다.

또 TSV 데이터 송수신 저전압 설계 기술 적용과 전력 분배 네트워크(PDN) 최적화를 통해 전 세대 대비 에너지 효율을 약 40% 개선했다고 밝혔다. 열 저항 특성은 약 10%, 방열 특성은 약 30% 향상시켰다고 설명했다.

삼성전자는 세계에서 유일하게 △로직 △메모리 △파운드리 △패키징까지 아우르는 '원스톱 솔루션'을 제공할 수 있는 IDM(Integrated Device Manufacturer) 반도체 회사다.

삼성전자는 자체적으로 보유한 파운드리 공정과 HBM 설계 간의 긴밀한 DTCO(Design Technology Co-Optimization) 협업을 통해 품질과 수율을 동시에 확보한 최고 수준의 HBM을 지속적으로 개발해 나갈 계획이다.

또한 삼성전자는 선단 패키징 역량을 자체적으로 보유하고 있어 공급망 리스크를 최소화하는 한편 생산 리드타임을 단축할 수 있는 경쟁력을 갖추고 있다.

아울러 삼성전자는 글로벌 주요 그래픽처리장치(GPU) 및 자체 칩을 설계·개발하는 차세대 ASIC 기반 하이퍼스케일러 고객사들로부터 HBM 공급 협력 요청을 지속적으로 받고 있다고 설명했다.

삼성전자는 이러한 시장 흐름 속에서 올해 당사의 HBM 매출이 2025년 대비 3배 이상 증가할 것으로 보고, HBM4 생산 능력을 선제적으로 확대하고 있다.

삼성전자는 업계 최대 수준의 DRAM 생산능력과 선제적인 인프라 투자를 통해 확보해 온 클린룸을 기반으로 HBM 수요가 확대될 경우에도 단기간 내 유연하게 대응할 수 있는 생산 역량을 갖추고 있다.

오는 2028년부터 본격 가동될 평택사업장 2단지 5라인은 HBM 생산의 핵심 거점으로 활용될 예정이다. 

삼성전자는 HBM4에 이어 HBM4E도 준비 중으로 올해 하반기에 샘플 출하를 할 계획이다. 커스텀 HBM도 내년부터 순차 샘플링을 시작한다.