삼성 5세대 HBM '샤인볼트'로 확정···"메모리 초격차 이끌것"

■8단 시제품 테스트 진행
기존 HBM3보다 전송속도 50%↑
12단 36GB 제품도 조만간 개발
"11나노 D램, 업계 최대 집적도"
낸드도 더블스택 기술로 고도화
고객과 차세대솔루션 공동 개발

[서울경제]

삼성전자(005930)가 5세대 HBM3E 브랜드 이름을 ‘샤인볼트’로 정한 것으로 확인됐다. HBM3E 개발과 마케팅에 속도를 올리면서 이 분야 1위를 달리는 SK하이닉스(000660) 뒤를 바짝 추격할 것으로 예상된다.

17일 업계에 따르면 삼성전자는 HBM3E 제품인 샤인볼트 시제품을 고객사에 보내 퀄(승인) 테스트를 진행하고 있다. 시제품은 24Gb(기가비트) 칩을 8단으로 쌓아 올린 HBM으로 조만간 12단으로 쌓아 올린 36GB(기가바이트) 제품까지 개발을 완료해 샘플 칩 납품을 시도할 것으로 알려졌다.

샤인볼트의 최대 데이터 전송 속도(대역폭)는 HBM3보다 약 50% 올라간 1.228TB(테라바이트)다. HBM은 인공지능(AI) 시대 개화로 주목받는 차세대 D램이다. 삼성전자의 최신 HBM 개발·양산 속도는 SK하이닉스보다 다소 늦다. 다만 절치부심한 삼성전자는 시황 개선과 동시에 첨단 메모리 주도권을 탈환하겠다는 전략을 세우고 있다.

HBM 핵심 제조 공정으로 분류되는 본딩 공정에서의 치열한 경쟁도 예상된다. 삼성전자는 HBM 양산 초기부터 열압착-비전도성필름(TC-NCF) 방식을 고수하고 있다. SK하이닉스가 HBM3부터 도입한 첨단 매스리플로-몰디드언더필(MR-MUF) 공정 효율성을 앞지를 수 있을지가 관건이다.

삼성전자는 HBM 공정 패러다임을 바꿀 수 있는 ‘하이브리드 본딩’ 공정의 경우 개발과 양산 준비를 투트랙으로 운영해 개발 속도를 앞당기려는 방안도 검토하고 있다. 이정배 삼성전자 메모리사업부 사장은 이날 회사 뉴스룸에 올린 ‘삼성 메모리의 혁신, 무한한 가능성을 열다’라는 제목의 기고문을 통해 “현재 HBM3를 양산 중이고 차세대 제품인 HBM3E도 정상 개발하고 있다”며 “고객 맞춤형 HBM까지 확장할 것”이라고 말했다.

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10나노 이하 D램·1000단 V낸드 선점 ··· “차세대 솔루션 R&D 강화”

이 사장은 기고문에서 HBM 사업에 대한 포부는 물론 기존 D램·낸드 집적도를 극한까지 높이기 위한 혁신 기술 로드맵을 밝혔다. 기술 변곡점으로 꼽히는 ‘10나노 이하 D램·1000단 V낸드’ 실현을 위해 새로운 구조와 소재 개발에 속도를 낼 계획이다. 이러한 기술을 모두 결합한 차세대 메모리 솔루션 출격도 예고했다.

그는 “현재 개발 중인 11나노(㎚·10억분의 1m)급 D램은 업계 최대 수준의 집적도를 달성할 것”이라고 말했다. D램 미세화 한계 지점으로 지적되는 10나노 이하 D램 공정 개발과 관련해서는 “3D 적층 구조(일명 3D D램)와 신물질을 연구개발(R&D)하고 있다”고 설명했다.

낸드 제품에서도 기술 고도화로 원가 경쟁력을 확보할 계획이다. 이 사장은 “9세대 V낸드는 ‘더블스택’ 구조로 구현할 수 있는 최고 단수를 개발 중”이라며 “내년 초 양산을 위한 동작 칩을 성공적으로 확보했다”고 강조했다. 이어 “단수를 지속적으로 늘리면서도 높이는 줄이고 셀 간 간섭을 최소화해 업계에서 가장 작은 셀 크기를 구현하는 강점을 꾸준히 고도화해 갈 것”이라며 “V낸드의 입출력(I/O) 스피드를 극대화하기 위해 신구조 도입을 준비하고 있다”고 덧붙였다.

더블스택은 낸드를 두 번에 나눠서 만든 뒤 한 개 칩으로 결합하는 방법을 뜻한다. 경쟁사가 300단 이상부터는 3개 층으로 나눠 생산한 후 이를 쌓는 ‘트리플스택’을 도입한 것과는 상반된 행보다. 같은 단수를 더블스택으로 구현하면 생산 시간과 공정 수를 대폭 줄일 수 있다.

다양한 차세대 메모리 솔루션 개발의 청사진도 언급했다. 1TB 용량의 모듈까지 구현할 수 있는 솔루션 개발과 함께 CXL 메모리 모듈(CMM) 등 새로운 인터페이스를 적극적으로 활용하겠다는 계획이다. CXL을 활용한 D램은 서버에서 무한대에 가까운 확장성을 지녀 AI 시대에 각광 받을 것으로 보인다.

이 사장은 “미래 준비를 위해 고부가 제품과 선단 공정 생산 비중을 확대하고 R&D 투자를 강화하겠다”며 “차세대 시스템에 최적화한 메모리 솔루션을 고객사와 공동 개발할 것”이라고 말했다.

강해령 기자 hr@sedaily.com노우리 기자 we1228@sedaily.com