'HBM 두뇌' 경쟁…삼성전자·SK하닉 '베이스 다이' 전략은

[이데일리 공지유 기자] 인공지능(AI) 수요 폭증으로 고성능 고대역폭메모리(HBM)의 중요성이 더욱 커지고 있는 가운데 HBM의 두뇌 역할을 맡는 로직 다이(베이스 다이) 경쟁도 심화하고 있다. 특히 7세대 HBM4E부터 삼성전자와 SK하이닉스가 베이스 다이에 모두 첨단 공정을 적용하며 성능 경쟁에 나설 것으로 보인다.

삼성전자가 16~19일(현지시간) 미국 새너제이에서 열린 엔비디아 GTC에서 7세대 고대역폭메모리(HBM4E) 실물 칩과 코어 다이 웨이퍼를 최초로 공개했다. (사진=삼성전자)

23일 업계에 따르면 내년부터 본격 개화하는 HBM4E 시장에서는 HBM 가장 아랫단에 있는 베이스 다이 전략의 중요성이 더 커질 전망이다. 베이스 다이는 HBM의 가장 아랫단에서 그래픽처리장치(GPU)와 직접 연결되는 받침대 역할을 하는 칩이다.

베이스 다이는 GPU와 메모리를 연결하는 통로 역할을 한다. 이같은 상황에서 AI 수요가 폭증하면서 GPU의 데이터 처리량도 급증했고, 이에 베이스 다이의 성능 향상 필요성도 커졌다. 이에 삼성전자는 6세대 HBM4에서 삼성 파운드리의 첨단 4나노 공정을 적용해 베이스 다이 성능을 끌어올렸다. SK하이닉스는 TSMC의 12나노 공정을 적용했다.

삼성전자가 경쟁사 대비 앞선 10나노급 6세대(1c) D램 공정을 적용한 데 이어, 베이스 다이에서도 첨단 파운드리 공정을 채택하면서 HBM4 성능 면에서는 SK하이닉스 대비 우위를 점할 수 있었다는 평가가 나온다. 삼성전자가 지난달 업계 최초로 양산 출하한 HBM4는 초당 11.7기가비트(Gbps)의 데이터 처리 속도를 구현하며, 최대 13Gbps의 속도를 지원한다.

SK하이닉스가 16~19일(현지시간) 미국 새너제이에서 열린 엔비디아 GTC에서 엔비디아와의 파트너십을 볼 수 있는 엔비디아 협업 존을 마련했다.(사진=SK하이닉스)

이에 SK하이닉스는 7세대 HBM4E부터 TSMC의 3나노 공정을 베이스 다이에 적용하는 방안을 검토하고 있는 것으로 알려졌다. HBM4E에서부터는 성능을 끌어올려 삼성전자와 경쟁하려는 것으로 풀이된다. D램 공정 역시 기존 10나노급 5세대(1b)가 아닌 1c 공정을 적용할 계획이다. 삼성전자는 베이스 다이에 6세대와 동일한 4나노 파운드리 공정을 적용할 예정이다. 다만 전류의 흐름을 제어하는 트랜지스터의 성능을 개선해 전력 효율을 유지하면서도 더 높은 성능인 16Gbps의 속도를 구현한다는 계획이다.

특히 7세대부터는 고객사가 제품에 따라 전력 효율과 성능 개선 등 맞춤형으로 제품을 요구하는 ‘커스텀 HBM’ 시장이 본격적으로 열리면서, 베이스 다이에 일부 연산 기능을 추가하는 등 연산 성능과 에너지 관리 효율을 높이기 위해 더 미세한 선폭을 적용한 베이스 다이 필요성이 커지고 있다는 분석이다. 업계 한 관계자는 “고객이 원하는 전성비나 성능을 구현하기 위해 차세대 HBM으로 갈수록 첨단 공정이 적용된 베이스 다이가 채택되고 있는 흐름”이라고 말했다.