[세미콘 '26] 삼성전자, 新소재부터 cHBM까지…"기술 리더십 복원"

송재혁 CTO "GPU 연산 덜어주는 컴퓨터 코어 다이 탑재"
IGZO·강유전체 소재로 저전력·고성능 동시에 잡아
HBM에 D2D IP 선제 도입…VCT·3DSFET 등 수직 적층 구조 혁신
멀티 W2W 적용한 zHBM 준비…3차원 통합 가속

송제혁 삼성전자 CTO가 11일 서울 코엑서에서 열린 '세미콘 코리아 2026'에서 기조연설을 발표하고 있다. [출처=진운용 기자]

삼성전자가 신소재를 적용한 D램부터 cHBM(고연산 삼성 맞춤형 고대역폭메모리)까지 새로운 제품이 대거 포함된 기술 로드맵을 발표했다.

11일 서울 코엑스에서 열린 '세미콘 코리아 2026'에서 기조 연설자로 나선 송재혁 삼성전자 CTO(최고기술책임자)는 "베이스다이 쪽에 컴퓨터 코어 다이를 넣어서 GPU(그래픽처리장치)가 담당하는 일부 연산을 덜어주면서 고객들이 요구하는 스피드와 파워 성능을 충족시키는 삼성 커스텀 HBM(삼성 cHBM)을 준비하고 있다"고 밝혔다.

베이스다이는 HBM의 속도 성능을 결정하는 주요 부품이다. 삼성전자는 HBM4 베이스다이에 자사 파운드리 4나노 공정을 사용함으로써 업계 최고 성능을 달성했다. 최근 HBM에 대한 요구 성능이 올라감에 따라 각 고객사별로 베이스다이 설계를 달리하는 커스텀 HBM이 다음 세대부터 양산될 것으로 전망된다.

삼성전자는 성능을 한 층 더 끌어올린 커스텀 HBM인 'cHBM'을 개발 중이다. [출처=진운용 기자]

송 CTO는 "삼성은 HBM4 베이스다이에 파운드리 FinFET(핀펫) 기술을 선제적으로 사용해 고객들에게 만족스러운 피드백을 받았다"고 설명했다.

앞서 삼성전자는 지난 4분기 실적 컨퍼런스콜에서 "HBM4는 고객사들로부터 차별화된 성능 경쟁력을 확보했다는 평가를 받고 있다"라며 "주요 고객사들의 요구 성능이 높아졌음에도 재설계 없이 작년에 샘플을 공급한 후 순조롭게 고객 평가가 진행 중"이라고 말한 바 있다.

핀펫은 평면 구조였던 기존 트랜지스터를 3차원 입체 구조로 바꾼 기술이다. 기존 2D 구조 대비 뛰어난 전력 효율성이 장점이다.

이어 그는 "기존 스탠다드 HBM 아키텍처(구조)에 변경을 줘서 다이 투 다이(D2D) IP(설계자산)를 선제적으로 도입해 더 많은 밴드위스(대역폭)을 확보할 수 있는 커스텀 HBM도 준비하고 있다"고 말했다. D2D 본딩은 낱개로 잘린 칩과 또 다른 칩을 직접 붙이는 기술이다.

삼성전자는 아키텍처와 소재 부문에서 변화를 줘 새로운 형태의 D램을 개발하고 있다. [출처=진운용 기자]

이날 송 CTO는 "처음으로 차세대 제품에 대해 소개하겠다"며 포문을 열고, 다양한 차세대 제품을 공개했다. 'VCT', 'VS-D램', '3DSFET'는 평면 구조의 한계를 넘어선 3D 구조 D램이다. 공정 집적도 한계를 넘어 반도체를 수직으로 쌓음으로써 성능을 극대화하는 것이 목표다

소재 측면에서도 'IGZO', 'Ferroelectric(강유전체)' 등 새로운 소재가 적용된 신제품을 선보였다. IGZO는 산화물 반도체 소재로, 저전력 특성과 적층 유리함 덕분에 차세대 메모리 분야의 게임 체인저로 주목받고 있다. 강유전체는 외부에서 전압을 가하지 않아도 스스로 양과 음의 전기적 분극 상태를 유지하는 물질을 의미한다. 기존 반도체의 물리적 한계를 극복하고 저전력·고성능을 동시에 구현할 핵심 소재로 지목된다.

송 CTO는 삼성전자가 여러 개의 HBM을 수직 적층한 'zHBM'을 준비하고 있다고 밝혔다.  [출처=진운용 기자]

송 CTO는 "더 나아가서 웨이퍼 투 웨이퍼(W2W) 본딩이 가능한 다양한 기술들을 개발 중"이라며 "HBM도 3D로 쌓아 만드는 zHBM을 준비하고 있으며, 이 제품을 구현하기 위해선 멀티 웨이퍼 본딩 기술이 필요하다"고 덧붙였다.

웨이퍼 투 웨이퍼 본딩은 반도체 패키징 및 적층 공정에서 두 개의 웨이퍼를 별도의 절단 과정 없이 통째로 정렬해 결합하는 3차원 통합 기술이다. 최근 반도체 미세화가 한계에 다다르면서 성능을 높이기 위해 칩을 수직으로 쌓는 기술이 중요해졌고, W2W 본딩은 그 중심에 있는 핵심 공정이다.