삼성·SK·마이크론, HBM3E 샘플공급 시작…시장 선점 각축전

SK하이닉스의 HBM3E. SK하이닉스 제공.

삼성전자의 HBM3E D램. 삼성전자 제공.

인공지능용 고성능 반도체인 HBM(고대역폭 메모리) 시장에서 차세대 제품인 'HBM3E' 시장이 본격적으로 열리고 있다. 삼성전자와 SK하이닉스, 마이크론 모두 5세대 HBM3E의 양산 준비에 돌입하면서 시장 경쟁은 더 치열해질 전망이다.

29일 업계에 따르면 글로벌 3대 D램 기업인 삼성전자, SK하이닉스, 마이크론은 모두 5세대인 HBM3E 개발을 완료하고 샘플 공급을 시작하면서 양산을 준비하고 있다. HBM은 D램 여러 개를 수직으로 연결해 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고성능 메모리다.

최근 인공지능 분야에서 HBM의 수요는 가파르게 늘고 있다. 1세대 HBM에 이어 2세대 HBM2, 3세대 HBM2E, 4세대 HBM3, 5세대 HBM3E, 6세대 HBM4 순으로 개발된다. 현재 4세대인 HBM3 제품이 양산되고 있다.

HBM 시장에서 한발 앞선 SK하이닉스는 HBM3E 개발에 성공하고, 검증 절차를 위해 고객사 엔비디아에 샘플을 공급하기 시작했다. 이번에 개발한 HBM3E는 초당 최대 1.15TB 이상의 데이터를 처리한다. 풀HD급 영화 230편 이상 분량의 데이터를 1초 만에 처리하는 수준이다.

SK하이닉스는 내년 상반기부터 HBM3E 양산에 들어가 인공지능용 메모리 시장에서 독보적인 지위를 확고히한다는 계획이다. SK하이닉스는 3분기 실적발표 콘퍼런스콜에서 "현시점에서 HBM3뿐 아니라 HBM3E를 다 포함해서 내년도 캐파는 솔드아웃(매진)됐다"고 했다.

삼성전자는 지난 20일 미국 실리콘밸리에서 개최한 '메모리 테크 데이' 행사에서 초고성능 HBM3E D램 '샤인볼트'를 처음 선보였다. 샤인볼트는 용량이 전작의 1.5배 수준으로, 초당 최대 1.2TB 이상의 데이터를 처리할 수 있다. 전력 효율은 10% 향상됐다.

삼성전자도 고객사에 HBM3E 샘플을 전달하고 있다. 양산 일정은 밝히지 않았지만 내년 하반기에 양산을 시작할 가능성이 크다고 업계에서는 예상한다.

마이크론도 경쟁에 뛰어들었다. 마이크론은 5세대급인 HBM3 젠2 메모리를 개발해 고객사 샘플 검증에 들어갔다. 마이크론은 이에 대해 "1.2TB 이상 대역폭과 9.2기가비트 이상의 핀 속도를 갖췄다"며 "현재 출시된 HBM3보다 50% 향상된 것"이라고 했다.

HBM3E 시장 선점을 위해 각 기업들은 투자와 기술 개발에 사활을 걸고 있다. SK하이닉스는 HBM 제조 과정에 활용되는 TSV(실리콘 관통 전극) 공정에 투자를 확대한다는 계획이다. TSV는 D램 칩에 수천 개의 미세한 구멍을 뚫어 상층과 하층 칩의 구멍을 수직으로 관통하는 전극으로 연결하는 첨단 패키징 기술이다.

김우현 SK하이닉스 최고재무책임자는 콘퍼런스콜에서 "HBM 생산능력 확보를 위한 TSV 투자가 최우선으로 고려되고 있다"며 "이에 따라 내년 시설투자는 올해 대비 증가할 것"이라고 설명했다.

삼성전자는 지난달 TSV 공정 없이 제작할 수 있는 업계 최초 12나노급 32Gb DDR5 D램 개발을 발표했다. 이는 TSV 공정을 HBM에 집중해 HBM 캐파를 늘릴 수 있다는 뜻이다. 또 HBM을 주문한 고객사에 맞춤형 턴키(일괄 생산) 서비스를 제공하는 역량 강화에도 집중하고 있다.

황상준 삼성전자 D램개발실장은 최근 삼성전자 뉴스룸에 올린 기고문에서 "HBM과 함께 첨단 패키지 솔루션을 포함한 첨단 맞춤형 턴키 패키징 서비스도 제공해 인공지능·고성능컴퓨팅 시대에 최고의 솔루션을 선보일 계획"이라고 했다.박한나기자 park27@dt.co.kr