한발 늦었던 삼성 HBM, 이번엔 치고 나간다

데이터 처리속도 등 최고 수준 구현
무리한 도전 평가 뒤집고 품질 인정

《HBM4 내달 양산 돌입, 엔비디아 등 빅테크 납품… 삼성 ‘6세대 초격차’ 승부수 통해》

삼성전자가 다음 달 인공지능(AI) 반도체에 탑재되는 고대역폭메모리(HBM) 6세대 HBM4 양산에 돌입한다. HBM 4, 5세대에서 경쟁사에 밀려 고전했지만 6세대에서 ‘초격차’ 승부수를 던지며 판 뒤집기에 나섰다는 평가가 나온다.

26일 반도체 업계에 따르면 삼성전자는 다음 달부터 엔비디아 등 빅테크 고객사에 납품하기 위한 HBM4 양산에 나설 것으로 보인다. HBM4는 연내 출시 예정인 엔비디아 ‘루빈’과 AMD ‘MI450’ 등 최신 AI 반도체에 탑재되는 차세대 HBM이다.

현재 삼성전자 HBM4는 성능면에서 업계에서 가장 높은 수준을 보이는 것으로 전해졌다. 데이터 전송 속도가 초당 11.7Gb(기가비트)로 업계에서 요구하는 10Gb를 크게 웃돈다. 이전 세대인 HBM3E는 업계 최고 속도가 초당 9.6Gb였다.

삼성전자의 HBM4가 높은 성능을 나타낸 것은 제품을 구성하는 반도체를 최고 수준으로 구현한 결과로 풀이된다. HBM 하단에서 D램과 그래픽처리장치(GPU)를 연결해 HBM의 두뇌 역할을 하는 로직 다이는 4nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m)로 설계하고, 핵심 구성품인 D램은 최신 기술인 6세대(1c·11나노급)를 채택했다. SK하이닉스의 HBM4는 12나노 로직 다이에 5세대(1b·12나노급) D램으로 구성됐다. 반도체는 공정이 미세해질수록 집적도가 높아져 데이터 처리 속도가 빨라지고 전력 효율이 향상된다.

당초 업계에서는 삼성전자가 무리한 도전에 나선 것이란 평가가 제기됐다. HBM 4, 5세대인 HBM3, HBM3E에서 경쟁사 대비 뒤처진 상황에서 지나치게 앞선 기술을 도입해 성능을 안정적으로 구현하기 어려울 것이라는 전망이 쏟아졌다. 특히 로직 다이의 경우 파운드리(위탁생산) 기술이 핵심인데 SK하이닉스가 TSMC와 손잡은 것과 대비해 삼성전자는 자체 공정으로 소화하겠다고 나서 우려를 키웠다. 현재 파운드리에서는 TSMC가 삼성전자보다 우위에 있다는 평가를 받기 때문이다.

삼성전자는 이같 은 우려를 뒤엎고 HBM4 성능 및 수율(정상품 비율)을 정상 궤도로 끌어올려 고객사들로부터 인정받는 데 성공했다. 김동원 KB증권 리서치본부장은 “삼성전자의 HBM4는 업계 최고 수준의 성능을 구현할 것으로 전망된다”고 말했다. 증권사들은 삼성전자의 올해 HBM 시장 점유율이 기존의 약 2배인 30%대로 뛸 것으로 보고 있다.

최근 엔비디아가 독주하던 AI 반도체 시장에서 구글, 브로드컴, AMD 등 경쟁사들이 부상하는 것도 삼성 HBM4가 주목받는 이유다. 업계 관계자는 “각 기업들이 조금이라도 더 높은 성능의 HBM을 활용해 제품을 차별화하려는 중”이라고 전했다. 삼성 HBM4는 구글의 차세대 AI 칩인 텐서처리장치(TPU)에도 탑재될 것으로 예상된다.

HBM4과 관련된 구체적인 계획 및 일정은 29일 실적 발표 때 윤곽이 나올 것으로 보인다. 삼성전자와 SK하이닉스는 이날 지난해 4분기(10∼12월) 실적 발표에 나선다.

박현익 기자 beepark@donga.com