삼성전자, HBM4로 반격 개시…엔비디아·AMD에 공급

동작속도 11.7Gb 구현…엔비디아 요구치 10Gb 크게 상회
엔비디아 '루빈', AMD 'MI450' 등 차세대 AI 가속기 탑재 예정

삼성전자 HBM4와 HBM3E 모습. [출처=EBN]

삼성전자가 이르면 다음 달부터 6세대 고대역폭메모리(HBM4) 정식 납품에 나선다. 엔비디아와 AMD의 최종 품질 테스트 통과로 샘플 단계가 아닌 양산 주문이 시작된 데 따른 것이다.

관련 업계에서는 삼성전자가 경쟁사보다 먼저 HBM4 공급을 본격화, 차세대 HBM 시장 선점에 나섰다는 평가가 나온다.

26일 반도체 업계에 따르면 삼성전자는 최근 엔비디아·AMD가 진행한 HBM4 최종 품질 검증을 마쳤다. 이에 따라 삼성전자는 다음 달 본격 출하를 목표로 양산 준비에 착수하는 것으로 알려진다.

특히 삼성전자의 HBM4는 동작속도에서 초당 11.7Gb를 구현했다. 엔비디아와 AMD가 요구한 기준인 초당 10Gb를 크게 웃도는 성능으로, 현존 HBM 가운데 최고 수준이라는 평가다.

이 제품은 올 하반기 출시 예정인 엔비디아의 차세대 AI 가속기 '루빈(Rubin)'과 AMD의 'MI450'에 적용될 가능성이 높은 것으로 알려졌다. 삼성전자가 HBM4 출하를 경쟁사보다 앞당길 경우, 차세대 AI 반도체 생태계에서 주도권 확보에 유리한 고지를 점할 수 있다는 분석도 나온다.

삼성전자는 그동안 주력 제품인 HBM3E(5세대) 시장에서는 SK하이닉스와 미국 마이크론에 밀려 고전한 바 있다. 이에 따라 HBM4에서는 단순 추격이 아닌 '성능 우위' 전략을 전면에 내세웠다. HBM의 핵심 구성 요소인 D램을 경쟁사보다 한 세대 앞선 10나노미터 6세대(1c) 공정으로 설계했고, HBM의 두뇌 역할을 하는 베이스 다이에는 4나노미터 파운드리 공정을 적용했다.

이 같은 설계 전략은 지난해 말 성과로 이어졌다. 지난해 4분기 엔비디아를 비롯한 주요 고객사가 AI 가속기 성능 향상을 위해 HBM4 동작속도 상향을 요청했지만, 삼성전자는 별도의 재설계 없이 즉시 검증을 통과한 것으로 알려졌다. 최고 성능을 전제로 한 초기 설계가 주효했다는 평가다.

삼성전자는 지난해 4분기 HBM3E 12단 제품으로 엔비디아 테스트를 통과했고, 구글을 대상으로 한 납품도 확대해 왔다. 여기에 HBM4까지 경쟁사보다 먼저 출하를 시작하면서, 업계 안팎에서는 "삼성의 메모리 기술력이 정상화 국면에 접어들었다"는 분석이 힘을 얻고 있다.

앞서 삼성전자는 2016년 업계 최초로 고성능컴퓨팅(HPC)용 HBM2 사업화를 이뤘지만, 시장 수요 대비 비용 부담을 이유로 2019년 사실상 사업에서 손을 뗐다. 반면 SK하이닉스는 HBM 개발을 지속하며 HBM3를 업계 최초로 상용화했고, 엔비디아 공급을 계기로 글로벌 HBM 시장을 빠르게 장악했다.

해당 시장 선점 효과는 현재 주력 제품인 HBM3E에서도 이어지며 SK하이닉스가 확고한 주도권을 확보하는 기반이 됐다. 이 때문에 업계에서는 삼성전자의 당시 결정이 '실기'였다는 평가가 반복적으로 제기돼 왔다.

다만 올해부터 본격적으로 열리는 HBM4 시장에서는 양상이 달라질 수 있다는 관측도 나온다. 삼성전자가 공격적인 제품 설계와 조기 양산 전략으로 속도를 끌어올리면서, SK하이닉스 중심의 시장 구도에 균열이 생길 가능성도 거론된다.

삼성전자는 내부적으로 HBM에 사용되는 D램을 사실상 '재설계'하는 초강수를 뒀고, 베이스 다이에도 비교적 이른 시점부터 4나노 공정을 적용했다. 공정 전환에 따른 리스크를 감수하면서도 성능 차별화를 선택한 전략이다. 그 결과 HBM4는 엔비디아 내부 테스트에서 최고 수준의 평가를 받은 것으로 전해지며, 삼성의 기술 경쟁력에 대한 고객 신뢰 회복으로 이어지고 있다.

한편 SK하이닉스 역시 지난해 이미 HBM4 양산 체제 구축을 완료했다. 올해부터 본격적인 대량 생산에 나설 계획이라고 밝힌 상태다.

업계 관계자는 "HBM4를 둘러싼 삼성전자와 SK하이닉스 간 속도·성능 경쟁은 올해 한층 더 치열해질 전망"이라고 전했다.