삼성전자, 10나노급 6세대 D램 수율 안정화… HBM4 양산 ‘탄력’

삼성전자, 1c D램 공정 수율 50% 상회
하반기 양산 속도… HBM4 경쟁력 제고 사활

삼성전자 화성사업장 전경./삼성전자 제공

삼성전자가 고대역폭메모리(HBM) 시장에서 고전하고 있는 가운데, HBM4(6세대 HBM) 12단에 적층되는 차세대 D램인 10㎚(나노미터, 10억분의 1m)급 6세대(1c, 11~12㎚ 수준) D램 공정 수율이 빠르게 안정화되고 있는 것으로 파악됐다. SK하이닉스와 마이크론 등 경쟁사들이 HBM 시장 큰손인 엔비디아에 HBM4 12단 제품의 샘플을 선제적으로 공급한 만큼 삼성전자도 HBM4 샘플 공급 및 양산에 속도를 높일 전망이다.

10㎚급 첨단 D램은 세대를 거듭할수록 미세 공정이 적용돼 D램의 회로 선폭이 좁아진다. 이를 바탕으로 칩의 크기를 줄이고 집적도를 높여 성능과 전력 효율을 향상시킨다. 현재 삼성전자와 SK하이닉스, 마이크론 등은 10㎚급 4세대(1a, 14㎚ 수준)·10㎚급 5세대(1b, 12~13㎚ 수준) D램을 주력 제품으로 시장에서 경쟁하고 있고, 하반기 1c D램을 본격 양산할 계획이다.

17일 업계에 따르면, 삼성전자의 1c D램 공정 수율이 50%를 상회한 것으로 전해진다. 1c D램이 양산 단계에 접어들면서 수율이 더욱 높아질 것으로 전망된다. 반도체 업계 관계자는 “D램의 경우 초기 수율이 안정화되면 양산을 거듭하면서 수율이 올라가는 속도가 굉장히 빠르다”며 “경쟁사와 비교해 우수한 성능을 기록할 수 있는 지가 관건”이라고 했다.

범용 1c D램과 1c 공정을 통해 양산되는 D램이 탑재되는 HBM4는 올 하반기 메모리 반도체 시장의 최대 격전지가 될 것으로 전망된다. 현재 시장에 출하되고 있는 HBM3E(5세대 HBM) 8단과 12단 제품은 SK하이닉스가 선두를 차지하고, 마이크론이 이를 빠르게 뒤쫓고 있는 양상이다. 삼성전자는 AMD에 HBM3E 제품을 공급했지만, AI 반도체 시장의 90%를 차지하고 있는 엔비디아의 샘플 테스트를 통과하지 못하면서 체면을 구겼다.

삼성전자가 강자로 군림했던 범용 D램 시장에서도 경쟁력이 위축되고 있다. 10나노급 4세대(1a) D램부터 SK하이닉스에 성능이 뒤졌다는 평가가 나오기 시작했다. 이에 삼성전자는 격차를 좁히기 위해 1c D램을 재설계하는 초강수를 두며 경쟁력 회복에 총력을 다했다.

삼성전자는 하반기 HBM4 샘플 공급을 시작으로 메모리 반도체 시장에서 반격에 나서겠다는 전략이다. 특히 HBM4를 기점으로 개화할 ‘맞춤형 HBM’ 시장에 선제적으로 대응하겠다는 방침이다. HBM4는 칩의 두뇌를 담당하는 로직다이에 파운드리 공정을 적용해 칩 성능을 대폭 높이고, 고객사가 원하는 응용처에 최적화 해 설계할 수 있다. 삼성전자는 파운드리 첨단 공정을 내재화한 만큼 시장에 유연하게 대응하겠다는 전략이다. 현재 삼성전자 파운드리 사업부는 파운드리 4㎚(나노미터·10억분의 1m) 공정을 통해 로직 다이를 양산하고 있다. SK하이닉스와 마이크론은 TSMC를 통해 이를 제조한다.

반도체 업계 관계자는 “삼성전자는 HBM4 시장에서 경쟁력을 회복하기 위해 로직다이를 파운드리 4㎚ 공정을 통해 선제적으로 양산했다”며 “로직다이의 수율과 성능이 안정된 만큼 HBM에 적층되는 ‘코어 다이’인 1c D램의 수율이 안정화됐다는 것은 고무적이다. SK하이닉스·마이크론과 비교해 개발 단계는 뒤처졌지만 성능에서 고객사를 만족시킨다면 HBM 시장에서 기회가 있을 것”이라고 설명했다.

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