SK하이닉스, 세계 첫 `12단 HBM3E` 양산

8단제품 양산 6개월만 또 신제품
삼성전자·마이크론과 격차 벌려
연내 엔비디아 공급… 곧 주력될듯

SK하이닉스 이천 본사. <연합뉴스 제공>

고대역폭 메모리(HBM) 시장 선두주자 SK하이닉스가 5세대 최신 제품인 'HBM3E 12단'을 세계 최초로 양산하는 데 성공했다. 후발주자인 삼성전자, 미국 마이크론과의 격차를 더욱 벌리는 모습이다.

SK하이닉스가 세계 최초로 5세대 고대역폭 메모리반도체(HBM)인 HBM3E 12단 제품 양산에 돌입하며 AI 시장 선도 기업임을 다시 한번 증명했다. 이는 지난 3월 HBM3E 8단 제품을 업계 최초로 엔비디아에 납품한 지 6개월 만이다.

SK하이닉스는 현존 HBM 최대 용량인 36GB를 구현한 HBM3E 12단 신제품을 세계 최초로 양산하기 시작했다고 26일 밝혔다.

HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 연결해 기존 D램보다 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고성능 제품이다. 1세대(HBM)-2세대(HBM2)-3세대(HBM2E)-4세대(HBM3)-5세대(HBM3E) 순으로 개발되고 있다. HBM3E는 HBM3의 확장 버전이다.

SK하이닉스의 HBM3E 12단 양산 제품은 연내 엔비디아에 공급이 이뤄질 것으로 보인다. SK하이닉스는 HBM3E 12단 제품이 AI 메모리에 필수적인 속도, 용량, 안정성 등 모든 부문에서 세계 최고 수준을 충족시켰다고 강조했다.

이번 제품의 동작 속도는 현존 메모리 최고 속도인 9.6Gbps로 높아졌다. 이는 이번 제품 4개를 탑재한 단일 그래픽처리장치(GPU)로, 메타의 오픈소스 거대언어모델(LLM)인 '라마3 70B'를 구동할 경우 700억개의 전체 파라미터를 초당 35번 읽어낼 수 있는 수준이다.

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

얇아진 칩을 더 높이 쌓을 때 생기는 구조적 문제도 해결했다. SK하이닉스는 자사 핵심 기술인 어드밴스드 MR-MUF 공정을 적용해 전 세대보다 방열 성능을 10% 높였으며, 휨 현상 제어를 강화해 제품의 안정성과 신뢰성을 확보했다고 설명했다.

SK하이닉스는 HBM3E 8단도 업계에서 가장 빨리 양산하는 등 시장을 선도하고 있다. 12단 제품은 연내 엔비디아에 공급할 예정이다.

SK하이닉스는 이번 양산을 계기로 전체 HBM 비중에서 HBM3E 12단 제품 비중을 확대할 계획이다. 현재 시장 주류는 HBM3와 HBM3E 8단이지만, 엔비디아의 후속 제품에서 12단 제품이 대거 채택될 것으로 예상된다.

시장조사업체 트렌드포스에 따르면 엔비디아 최신 전용칩 '블랙웰 울트라'는 8개의 HBM3E 12단 스택을 활용할 것으로 알려졌다. 이에 따라 내년에 HBM3E에서 12단 제품 비중이 40%까지 증가하고 이보다 더 커질 가능성도 있다는 설명이다.

SK하이닉스는 HBM 시장 리더십을 바탕으로 12단 제품에서도 당분간 우위를 점할 것으로 보인다. 김규현 SK하이닉스 D램 마케팅 담당은 지난 7월 2분기 실적 콘퍼런스콜에서 "12단 제품의 수요는 내년부터 본격적으로 늘어나고, 내년 상반기 중 HBM3E 12단 공급량이 8단 제품을 넘어설 것으로 보고 있다"며 "내년에는 HBM3E 12단 제품이 주력 제품이 될 것"이라고 설명했다.

그러면서 "8단에 비해 12단 제품의 기술 난도가 높아지지만 이미 HBM3 12단을 양산했던 경험이 있어 안정적 품질·수율을 확보하는데 시간을 단축할 수 있을 것"이라며 "내년 회사의 캐파(생산능력)와 관련해 이미 고객과 협의가 완료됐으며 올해 대비 2배 이상의 출하량 성장을 기대한다"고 말했다.

트렌드포스에 따르면 지난해 HBM 시장 점유율은 SK하이닉스 53%, 삼성전자 38%, 마이크론 9%이었다. 반도체업계 관계자는 "SK하이닉스가 HBM 시장에서의 입지를 더욱 공고히 하게될 것"이라며 "SK하이닉스는 앞서 밝힌 HBM 제품 개발·양산 시기를 모두 준수해내고 있다"고 밝혔다.

박순원기자 ssun@dt.co.kr