“흔들리는 동맹, 재편되는 조직”… HBM4 쌓기 경쟁 다시 시작

경기도 이천시 SK하이닉스 본사 모습. 사진 연합뉴스

차세대 고대역폭메모리(HBM)인 HBM4의 주도권 경쟁이 시작됐다. 지난 16일 국제반도체표준협의기구(JEDEC·제덱)가 HBM4의 표준 규격을 발표하면서 직전 5세대 HBM(HBM3E) 시장에서 SK하이닉스에 밀렸던 삼성전자와 미국 마이크론이 전열을 가다듬고 있다. 와중에 기존 동맹에 균열 조짐도 보인다.

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베일 벗은 차세대 고대역폭메모리(HBM)

SK하이닉스 6세대 고대역폭 메모리 HBM4의 모습 사진 SK하이닉스

지난 16일 JEDEC은 “생성 인공지능(AI), 고성능 컴퓨팅(HPC), 고급 그래픽카드 등에 필수적인 기술적 진보를 이뤄냈다”며 HBM4 표준 규격을 발표했다. 반도체 제품간 호환성을 확보하기 위해 JEDEC은 전 세계 기업 360여 곳이 모여 국제 기준을 정하고 있다.

이에 따르면 HBM4의 최대 대역폭은 초당 2테라바이트(TB)로, HBM3E(1.2TB)보다 약 67% 향상됐다. 채널 수는 기존 16개에서 32개로 두 배 늘었다. 대역폭이 클수록 데이터 전송 속도가 빨라지고, 채널 수가 많을수록 데이터 이동 통로가 늘어난다. 그래서 HBM4는 대규모 데이터를 다루는 AI 연산에 더 최적화된 메모리 구조로 평가된다.

김주원 기자

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‘쌓기’ 경쟁 속에 갈등 터졌다

한미반도체의 차세대 HBM용 본딩 장비 ‘TC 본더 그리핀 슈퍼 본딩 헤드’. 곽동신 한미반도체 회장이 장비 앞에서 포즈를 취하고 있다. 사진 한미반도체

반도체 업계에서는 SK하이닉스와 한미반도체 간 ‘TC 본더’ 장비 갈등에 관심이 쏠리고 있다. HBM4 시장에서 ‘적층 경쟁’은 더 치열해질 가능성이 큰데, SK하이닉스가 적층 기술의 핵심 장비인 TC 본더 공급사를 다변화할 조짐을 보이고 있기 때문이다. TC 본더(bonder)는 여러 개의 D램을 수직으로 쌓아 HBM을 만드는 과정에서 열과 압력을 가해 칩을 안정적으로 기판에 붙이는 역할을 한다. 이 성능에 따라 HBM 수율이 좌우되기도 한다.

HBM3E 제품은 주로 12단이었지만, HBM4부터는 16단 적층이 시장의 표준으로 자리 잡을 가능성이 크다. 업계 관계자는 “고성능 AI 연산에 대한 수요가 높아지면서 HBM4 제조사들이 출시 초기부터 16단 적층을 기본 사양으로 채택할 것”이라고 말했다. 이 때문에 적층 과정에서 D램 칩이 휘거나 발열 문제가 생기지 않도록 하는 TC 본더 장비의 기술력이 중요해질 전망이다. 한미반도체는 HBM 제조사들에게 본딩 장비를 거의 독점 공급하는 세계 1위 업체다.

정근영 디자이너

그런데 최근 SK하이닉스가 한미반도체에만 의존하던 TC 본더 공급사에 한화세미텍을 추가하면서 갈등이 불거졌다. 한미반도체는 자사와 특허 소송 중인 경쟁사의 장비를 사용한 데 반발해 SK하이닉스 HBM 생산라인에 상주하던 엔지니어 인력을 철수시키고 장비 가격 인상을 통보한 상태다. 한미반도체는 2017년에 업계 최초로 개발한 TC 본더의 ‘2개 모듈·4개 본딩 헤드’ 방식을 한화세미텍이 무단 활용했다고 주장하며 지난해 12월 서울중앙지법에 특허침해 소송을 제기했다.

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‘HBM4로 반전’ 노리는 후발주자들

SK하이닉스-한미반도체 동맹이 이상 신호를 보이는 가운데, HBM 후발주자들은 빠르게 움직이고 있다. 미국 마이크론은 최근 AI 메모리 수요에 대응하기 위해 HBM을 전담하는 클라우드 메모리 사업부를 신설했다. 미국 정부의 지원 하에 마이크론은 실리콘밸리 빅테크 기업들의 HBM4 주문을 수주하는 데 유리할 수 있다.

삼성전자도 HBM4 대응에 총력을 기울이고 있다. HBM4부터는 파운드리(반도체 위탁생산) 공정이 적용되는 만큼, 메모리 기술력에 파운드리 사업을 결합해 돌파구를 모색할 계획이다. 전영현 삼성전자 DS부문장(부회장)은 최근 주주총회에서 “HBM4에선 과거의 실수를 반복하지 않기 위해 철저히 준비 중”이라고 강조했다.

한미반도체가 과거 특허 분쟁으로 거래를 중단했던 삼성전자와 관계 회복에 나설 수 있다는 전망도 제기된다. 이종환 상명대 시스템반도체학과 교수는 “한미반도체는 삼성전자와 동일한 공정 방식으로 HBM을 생산하는 마이크론에 이미 TC 본더를 납품하고 있다”며 “SK하이닉스와 마찬가지로 삼성전자도 공급망 다변화 측면에서 한미반도체 장비 도입이 유리하다고 판단할 수 있다”고 말했다.

이가람 기자 lee.garam1@joongang.co.kr