구체적 밑그림 드러낸 SK하이닉스-TSMC 협력

TSMC 로고

인공지능(AI) 반도체의 핵심인 차세대 고대역폭메모리(HBM)를 공동 개발하기로 한 SK하이닉스와 TSMC의 협력 밑그림이 나오고 있다.

20일 관련 업계에 따르면 대만의 파운드리 1위 업체 TSMC는 최근 네덜란드 암스테르담에서 열린 TSMC 유럽 기술 심포지엄에서 6세대 모델인 HBM4의 ‘베이스 다이(base die)’에 12나노미터(㎚·10억분의 1m)급 공정과 5㎚급 공정 기술을 적용할 것이라고 밝혔다.

앞서 SK하이닉스는 HBM4 개발을 위해 TSMC와 협력하겠다고 지난달 발표했다. 당시 핵심은 HBM 패키지의 가장 아래에 탑재되는 베이스 다이 성능 개선을 위해 협력한다는 것이었는데, 이번에 TSMC가 5㎚급의 초미세공정까지 적용하겠다는 계획을 밝힌 것이다.

HBM은 베이스 다이라고 불리는 틀 위에 D램 반도체를 쌓아 올리는 형태로 제작된다. 베이스 다이는 그래픽처리장치(GPU)나 주문형 반도체와 연결돼 HBM을 제어하는 역할을 한다.

SK하이닉스는 지난 3월부터 5세대 HBM3E(8단)를 양산해 AI 반도체의 선두주자 엔비디아에 공급하고 있다. HBM3E까지는 베이스 다이를 포함한 HBM의 모든 부분을 SK하이닉스가 만들었다. 하지만 GPU와 같은 로직 반도체와 메모리 반도체가 하나로 합쳐지기 시작하는 HBM4부터는 TSMC의 로직 초미세 선단 공정을 활용하기로 했다.

HBM4가 이전 세대보다 고속·고용량 성능을 구현하려면 베이스 다이가 기존처럼 연결하는 역할을 넘어 GPU에서 요구하는 여러 기능도 수행해야 한다. 이런 베이스 다이는 기존의 일반 D램 공정으로는 제작이 어려워 파운드리 업체 TSMC의 초미세 공정이 필요하게 된 것이다. HBM4부터는 TSMC가 생산한 베이스 다이를 SK하이닉스가 받아와 여기에 D램을 쌓는 방식으로 만들어질 가능성이 크다.

HBM 주도권을 둘러싼 삼성전자와 SK하이닉스의 경쟁은 치열해지고 있다. 삼성전자는 메모리·파운드리·패키징을 모두 하는 강점을 내세우고 있다. 삼성전자는 자사 파운드리에서 HBM의 베이스 다이 역시 제작할 수 있다. 비용과 효율 측면에서 우위에 있을 수 있는 턴키 전략(일괄 시행)을 추진하고 있다.

경계현 삼성전자 DS부문장(사장)은 지난달 26일 사내 경영 현황 설명회에서 “AI 초기 시장에서는 우리가 승리하지 못했다”며 “2라운드는 우리가 승리해야 한다”고 추격 의지를 밝혔다. 곽노정 SK하이닉스 사장은 지난 2일 기자간담회에서 2026년 공급 예정이던 6세대 HBM4 12단 제품을 내년으로 앞당겨 양산하겠다고 밝히며 ‘선두 굳히기’에 나섰다.

배문규 기자 sobbell@kyunghyang.com