"HBM4 2025년 목표로 개발 중"...'초격차 기술대전' 칼가는 삼성전자

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[파이낸셜뉴스] "삼성전자는 D램 시장의 큰 변곡점이 될 10나노미터(1nm=10억분의 1m) 이하 공정을 기반으로 인공지능(AI) 시대에 세상이 원하는 초고성능, 초고용량, 초저전력 메모리 제품을 제공할 계획이다. 지금까지 그래왔듯, 앞으로도 세상이 원하는 반도체를 만들기 위한 기술 혁신의 중심에는 언제나 삼성전자가 있을 것이다."

"2025년 HBM4 개발"...뜨거워지는 'HBM 대전'

황상준 삼성전자 DS부문 메모리사업부 D램 개발실장. 삼성전자 반도체 뉴스룸 제공

지난 7월 단행된 인사에서 반도체(DS)부문 메모리사업부 전략마케팅실 팀장에서 메모리사업부 D램 개발실장으로 자리를 옮긴 황상준 삼성전자 부사장은 10일 삼성전자 반도체 뉴스룸에 기고한 글에서 이 같이 밝히며 고대역폭메모리(HBM)·DDR5 등 차세대 제품에 대한 강한 자신감을 드러냈다.

HBM은 D램 칩을 고층 빌딩처럼 수직으로 쌓아 실리콘관통전극(TSV)을 통해 비메모리 칩과 데이터를 주고받는 메모리 반도체로, 기존 메모리 반도체보다 연산 속도가 빠르고 전력 소비가 적어 인공지능(AI) 서버에 주로 쓰인다. 2008년 AMD의 제안으로 처음 개발된 HBM은 용량과 처리 속도에 따라 1세대 HBM, 2세대 HBM2, 3세대 HBM2E, 4세대 HBM3로 구분한다. 현재 4세대 HBM3는 SK하이닉스가 독점 양산하고 있으며, 삼성전자도 하반기 내 양산할 전망이다.

황 부사장은 이날 최근 메모리업계 격전지로 떠오른 HBM 사업의 청사진을 기고문을 통해 밝혔다. 황 부사장은 "HBM2 제품을 거쳐 HBM2E, HBM3를 양산하고 있으며, 9.8Gbps 속도의 HBM3E 제품을 개발하여 고객사에 샘플 공급을 시작할 예정"이라면서 "HBM4는 2025년을 목표로 개발 중"이라고 밝혔다. 황 부사장은 "올해 초 첨단 패키지 기술 강화 및 사업부간 시너지를 극대화하기 위해 어드밴스드패키지(AVP)사업팀을 출범했다"면서 "HBM과 함께 2.5차원, 3차원 첨단 패키지 솔루션을 포함한 첨단 맞춤형 턴키(일괄 생산) 패키징 서비스도 제공하여 AI·고성능컴퓨팅(HPC) 시대에 최고의 솔루션을 선보일 계획"이라고 밝혔다.

최근 삼성전자는 SK하이닉스에 밀려 HBM 점유율 확대에 어려움을 겪고 있었다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 올해 HBM 시장 점유율은 삼성전자(46%)와 SK하이닉스(49%)가 양분하고 있다. 최근 메모리 업계 3위 미국의 마이크론테크놀러지가 올해 하반기부터 HBM3E의 양산에 돌입하면서 HBM 시장 경쟁이 한껏 달아오를 전망이다. 시장조사업체 가트너에 따르면 HBM 글로벌 시장 규모는 지난해 11억 달러(약 1조4600억 원)에서 2027년 51억7700만 달러(약 6조9000억 원)로 연평균 36% 넘게 급성장할 것으로 예측된다.

'세계 최초' 쏟아내는 삼성 D램

삼성전자 12나노급 16Gb DDR5 D램. 연합뉴스

황 부사장은 차세대 D램 제품 영역에서도 '초격차 기술'을 바탕으로 기술 리더십을 공고히 할 것임을 밝혔다. 황 부사장은 "업계 최선단 기술을 적용한 DDR5 규격의 12나노급 D램은 전 세대 제품 대비 생산성이 약 20% 향상됐다"면서 "차별화된 기술 노하우를 바탕으로 뛰어난 성능과 전력 효율을 구현했고, 1초에 30GB 용량의 UHD 영화 두 편을 처리할 수 있는 속도를 지원한다"고 우수성을 설명했다. 이어 그는 "향후 삼성전자는 고객 수요에 맞춰 데이터센터·AI·HPC 등에 해당 제품을 공급할 계획"이라고 밝혔다.

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챗GPT를 비롯한 생성형 AI가 기인한 메모리 병목 현상을 극복하기 위해 삼성전자가 세계 최초로 개발한 HBM-PIM의 연구·개발에도 박차를 가할 것임을 밝혔다. HBM-PIM은 D램 내부에 데이터 연산 기능을 탑재해 메모리 대역폭의 병목 현상을 개선하였으며, 음성 인식 등 특정 작업량에서 최대 12배의 성능 향상과 4배의 전력 효율을 달성한 것으로 전해진다.

삼성전자 LPDDR D램 기반 7.5Gbps(기가비트 퍼 세컨드) 'LPCAMM'

아울러, 최근 업계 최초로 개발한 LPCAMM도 강조했다. 황 부사장은 "(기존 노트북에 사용되는)So-DIMM(PCB 기판 양면에 D램이 장착되어 있는 모듈) 대비 탑재 면적은 최대 60% 이상 줄었다"면서 "더불어 성능은 최대 50%, 전력 효율은 최대 70%까지 개선되어 향후 PC, 노트북 등 모바일 장치에만 국한되지 않고 운영 효율과 저전력을 중요시하는 데이터센터 등 다양한 응용처에서 활용될 것으로 기대된다"고 기대감을 나타냈다.