삼성, HBM4 기선제압 나서…10나노급 D램 설계 승부수 통했다

설 직후 엔비디아에 공급
6세대 HBM 기술력 입증

삼성전자 서초 사옥 앞의 삼성전자 깃발과 태극기가 휘날리고 있다. [이승환 기자]

삼성전자가 세계 최초로 HBM4 양산에 나선 것은 앞선 기술력을 입증했다는 점에서 의미가 크다. 기존 HBM3E에서 엔비디아의 공급망에 조기 합류하지 못해 사실상 ‘완패’한 것에서 부활해 역전승에 성공했기 때문이다.

8일 업계에 따르면 삼성전자는 이달부터 엔비디아 차세대 그래픽처리장치(GPU)인 ‘베라 루빈’에 탑재되는 6세대 HBM4을 양산해 공급하기 시작한다. 이는 내년 하반기부터 시장에 공급되는 베라 루빈을 위한 제품이다. 삼성전자는 초기 엔비디아 HBM4 주문에서 SK하이닉스보다 많은 주문을 받은 것으로 알려졌다.

이에 따라 향후 HBM4 전체 물량에서 삼성전자와 SK하이닉스의 비중에 대해서도 관심이 쏠린다. 미국 반도체 전문 리서치 기관인 세미애널리시스는 7일 엔비디아 베라 루빈향 HBM4에서 SK하이닉스가 70%, 삼성전자가 30%를 공급할 것으로 분석했다. SK하이닉스가 전체적인 공급에서 우위를 점하고 있지만, 삼성전자가 초기 성능 평가에서 우위를 점한 만큼 내년에 주문이 더 늘어날 수도 있다.

서울 강남구 코엑스에서 열린 ‘반도체대전(SEDEX) 2025’에 마련된 삼성전자 부스에 6세대 고대역폭 메모리인 HBM4와 HBM3E 실물이 전시돼 있다. [연합뉴스]

삼성전자가 엔비디아향 제품에서 우위를 점한 것은 성능 때문이다. 삼성전자는 HBM4를 위해 D램을 새롭게 설계해 1c(10나노급 6세대) D램을 사용하고 있다. 또한 4나노 파운드리 공정을 적용해 이전 세대 파운드리 공정을 사용하는 경쟁사보다 뛰어난 성능을 달성했다.

삼성전자 HBM4의 데이터 처리 속도는 JEDEC 표준인 8Gbps(초당 기가비트)를 넘어 최대 11.7Gbps에 달한다. 이 같은 빠른 속도는 베라 루빈이 탑재된 서버와 데이터센터의 성능을 높여줄 수 있기 때문에 엔비디아가 선택한 것으로 추정된다.

삼성전자는 엔비디아향 HBM3E 공급에서는 경쟁사에 비해 한참 뒤떨어져 있었다. 지난해 9월께 퀄 통과와 공급이 이뤄져 SK하이닉스와 격차가 1년이나 벌어졌다. 전체 공급물량에서는 SK하이닉스가 70%, 마이크론이 30%를 차지해 사실상 공급망에 참여하지 못했다. 하지만 HBM4에서는 SK하이닉스보다 최소 1개월 앞서 양산 공급에 성공했다.

이에 따라 SK하이닉스의 향후 HBM 전략에 대해서도 관심이 쏠린다. SK하이닉스는 기존 HBM3E에서 사용하던 1b 공정 D램을 HBM4에서 사용했다. 이를 통해 양산성과 수익성이라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있었다.

하지만 삼성전자가 기술력으로 앞서 나가면서 엔비디아향 HBM4에서 가격과 물량을 어떻게 책정할지가 중요해졌다. 차세대 제품인 HBM4E에서 쓰일 SK하이닉스 1c D램의 완성도를 높이는 것도 중요한 상황이다.

업계에 따르면 삼성전자와 SK하이닉스 모두 HBM 전략에 대해서 고민이 커져가고 있다. 기존 범용 D램 가격이 급격하게 오르면서 현재 HBM보다 D램의 수익성이 더 좋기 때문이다.

향후 미래 인공지능(AI) 반도체 시장 선점을 위해서는 HBM에 대한 투자가 필요하다. 하지만 당장 수익 극대화를 위해서는 HBM에서 힘을 빼야 하는 상황이다.