SK하이닉스 5세대 HBM3E 12단 세계 첫 양산

8단 제품 이어 6개월만에 성공

고대역폭 메모리(HBM) 1위인 SK하이닉스는 5세대 최신 제품인 ‘HBM3E 12단’을 세계 최초로 양산했다. 후발주자인 삼성전자, 마이크론과의 격차를 더 벌렸다. AI 반도체 시장의 ‘큰 손’인 엔비디아가 AI 칩에 HBM3E 12단 탑재 비중을 확대할 것으로 알려졌다.

SK하이닉스가 세계 최초로 양산하기 시작한 HBM3E 12단 신제품

SK하이닉스가 현존 HBM 최대 용량인 36GB(기가바이트)를 구현한 HBM3E 12단 신제품을 세계 최초로 양산하기 시작했다고 26일 밝혔다.

HBM(High Bandwidth Memory)은 여러 개의 D램을 수직으로 연결해 기존 D램보다 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고부가가치, 고성능 제품이다. HBM은 1세대(HBM)-2세대(HBM2)-3세대(HBM2E)-4세대(HBM3)-5세대(HBM3E) 순으로 개발된다. HBM3E는 HBM3의 확장(Extended) 버전이다. 기존 HBM3E의 최대 용량은 3GB D램 단품 칩 8개를 수직 적층한 24GB였다.

SK하이닉스는 양산 제품을 연내 고객사에 공급할 예정으로, 지난 3월 HBM3E 8단 제품을 업계 최초로 고객에게 납품한 지 6개월 만에 또 한 번 압도적인 기술력을 증명했다. 이 회사는 HBM3E 12단 제품이 AI 메모리에 필수적인 속도, 용량, 안정성 등 모든 부문에서 세계 최고 수준을 충족시켰다고 설명했다.

회사는 이번 제품의 동작 속도를 현존 메모리 최고 속도인 9.6Gbps로 높였다. 이는 이번 제품 4개를 탑재한 단일 GPU로 거대언어모델(LLM)인 ‘라마 3 70B’를 구동하면 700억 개의 전체 파라미터를 초당 35번 읽어낼 수 있는 수준이다. 라마 3(Llama 3)란 메타가 지난 4월 공개한 오픈소스 LLM으로 8B(Billion), 70B, 400B 총 3가지 사이즈가 있다.

SK하이닉스는 또 기존 8단 제품과 동일한 두께로 3GB D램 칩 12개를 적층해 용량을 50% 늘렸다. 이를 위해 D램 단품 칩을 기존보다 40% 얇게 만들고 TSV 기술을 활용해 수직으로 쌓았다.

여기에 얇아진 칩을 더 높이 쌓을 때 생기는 구조적 문제도 해결했다. 회사는 핵심 기술인 어드밴스드(Advanced) MR-MUF 공정을 이번 제품에 적용해 전 세대보다 방열 성능을 10% 높였으며, 강화된 휨 현상 제어를 통해 제품의 안정성과 신뢰성을 확보했다.

MR-MUF는 반도체 칩을 쌓아 올린 뒤 칩과 칩 사이 회로를 보호하기 위해 액체 형태의 보호재를 공간 사이에 주입하고 굳히는 공정이다. 칩을 하나씩 쌓을 때마다 필름형 소재를 깔아주는 방식 대비 공정이 효율적이고 열 방출에도 효과적이다. SK하이닉스의 어드밴스드 MR-MUF는 기존 공정보다 칩을 쌓을 때 가해지는 압력을 줄이고 휨 현상 제어(Warpage control)도 우수해 안정적인 HBM 양산성을 확보하는 데 핵심이 된다.