'엔비디아 최대공급처' 삼성전자·하이닉스 … 7세대 HBM 기술 경쟁 가속

거센 HBM4E 주도권 경쟁
삼성, 차세대 패키징 기술로
칩 쌓았을 때 발열문제 해소
하이닉스는 '첨단 D램' 투입

엔비디아가 올해 출시하는 베라루빈 인공지능(AI) 플랫폼에 적용될 6세대 고대역폭메모리(HBM4) 공급이 시작된 가운데 내년 출시될 예정인 HBM4E(7세대 HBM)를 두고 엔비디아 최대 칩 공급처인 삼성전자와 SK하이닉스 간 기술 경쟁이 본격화하고 있다.

HBM4E는 베라루빈 울트라에 탑재되는 HBM이다. 이전 세대와는 비교할 수 없을 정도로 기술적 난도가 높을 것으로 예상된다. 엔비디아는 베라루빈 울트라에 들어가는 HBM4E에 1TB 용량을 요구하는데 이를 달성하기 위해서는 16단 이상의 D램을 적층해야 한다. 기존 HBM4가 288Gb 용량인 점을 감안하면 1세대 만에 필요한 용량이 4배 높아지는 것이다. D램을 16단 이상 적층하면 그만큼 쌓는 난도가 올라가 수율이 낮아지고 작동했을 때 발열이 심해질 수 있다.

삼성전자는 HBM4에서 1c D램을 도입해 성능에서 앞서 나갔다. SK하이닉스는 1c D램을 HBM4E부터 도입해 그간 삼성전자와 경쟁에서 불리했던 부분을 만회할 것으로 예상된다.

또한 성능 격차의 원인 중 하나였던 베이스다이(HBM의 가장 밑 기판)의 경우 TSMC의 첨단 공정에서 만들어진 것을 사용할 것으로 예상된다. 베이스다이는 적층된 D램 아래에 위치하는 반도체 웨이퍼로, 메모리 반도체가 아닌 파운드리 공정에서 생산된다. HBM4부터는 베이스다이 성능이 전체 HBM 성능에 큰 영향을 미쳤다. 삼성전자 HBM4는 4나노 파운드리 공정을 사용해 베이스다이를 만들었다.

삼성전자는 HBM4E부터 하이브리드 본딩을 시범적으로 도입할 것으로 예상된다. 송재혁 삼성전자 최고기술책임자(CTO)는 지난 11일 '세미콘코리아 2026'에서 하이브리드코퍼본딩(HCB)을 테스트하고 있다고 밝혔다. 그는 "열 흐름 저항은 20%, 베이스다이 온도는 11% 이상 감소했다"면서 "긍정적인 결과를 얻었다"고 말했다. 기존에 D램을 쌓는 데 쓰인 TC본더는 '접착제(범프)'를 사용하지만 하이브리드 본더는 열을 사용해 D램을 적층한다. 하이브리드 본딩을 테스트해 보는 삼성전자와 달리 SK하이닉스는 기존 TC본딩에서 성능이 입증된 '어드밴스트 MR-MUF'를 그대로 사용할 것이 유력하다. 마이크론도 SK하이닉스처럼 TSMC와 협력해 베이스다이를 만들 것으로 예상되는 가운데 HBM4E와 관련해선 점유율을 높이기 위해 노력할 것으로 예상된다. 다만 HBM4E에서 HBM은 표준화된 제품이 아니라 사실상 고객과 협력해 고객 시스템과 잘 맞는 맞춤형 제품을 만드는 것이 중요하다.

[이덕주 기자]