삼성전자, 7세대 HBM 최초 공개…AI 반도체 초격차 벌린다 [GTC 2026]

엔비디아 안방서 7세대 HBM4E 실물 선보여
HBM4 최초 출하 이어 차세대 개발 가속도
메모리·파운드리·설계·패키징 시너지 극대화
16단이상 겨냥한 ‘하이브리드 본딩’ 기술 과시

삼성전자가 16일(현지시간) 미국 캘리포니아 새너제이에서 개막한 엔비디아 GTC 2026에서 7세대 고대역폭 메모리(HBM4E)를 최초 공개했다. [삼성전자 제공]

삼성전자가 엔비디아 행사에서 7세대 고대역폭메모리(HBM)의 첫선을 보이며 인공지능(AI) 반도체 ‘초격차’ 벌리기에 본격 나섰다. 삼성은 업계최고 성능의 6세대 HBM4를 엔비디아에 가장 먼저 공급한 데 이어 7세대도 엔비디아 안방에서 최초 공개한 것이다.

▶‘루빈 울트라’ 탑재될 차세대 HBM=삼성전자는 16일(현지시간) 미국 캘리포니아주 새너제이 컨벤션센터에서 개막한 엔비디아 GTC 2026 현장에서 HBM4E 실물과 코어다이 웨이퍼를 처음 선보였다. HBM4E는 엔비디아가 내년 하반기 선보일 AI 가속기 ‘루빈 울트라’에 탑재될 차세대 HBM이다.

이날 베일을 벗은 삼성전자 HBM4E의 핀당 동작속도는 초당 16Gb(기가비트), 대역폭은 초당 4.0TB(테라바이트)다. 이는 전작 HBM4의 동작속도(최대 13Gb)와 대역폭(3.3TB)을 크게 뛰어넘는 수치다.

삼성전자는 지난해 HBM4 개발·테스트 과정에서 기술력 회복을 확인한 이후 차세대 HBM 개발 속도를 빠르게 올리는 모습이다.

올 1월 진행된 2025년 4분기 실적 콘퍼런스 콜에서도 “올해 중반 HBM4E 표준 제품을 고객사에 샘플링(샘플 제공)할 예정이다. HBM4E 코어다이 기반 커스텀(맞춤형) HBM 제품도 하반기 고객 일정에 맞춰 과제별로 웨이퍼 초도 투입을 전개할 계획”이라며 향후 로드맵을 처음 공개한 바 있다.

▶HBM4E도 1c D램 활용…베이스다이 4나노=삼성전자는 메모리부터 파운드리, 로직설계, 첨단 패키징에 이르기까지 모든 사업을 영위하고 있는 ‘종합 반도체 기업(IDM)’으로서의 강점을 최대한 활용해 차세대 HBM 완성도를 높인다는 방침이다.

앞서 삼성전자는 HBM3E의 부진을 만회하기 위해 HBM4 코어다이에 경쟁사보다 앞선 1c(10나노급 6세대) D램을 선제 적용하는 강수를 뒀다.

HBM4의 가장 밑단인 베이스다이는 삼성전자 자체 4나노 파운드리 공정으로 만들었다. 그 결과 엔비디아의 재설계 요구 없이 한 번에 품질 테스트를 통과하며 메모리 3사 중 가장 먼저 출하에 이르렀다.

이번 HBM4E 역시 이미 기술력이 입증된 1c 공정 기반의 D램을 활용한다.

황상준 삼성전자 디바이스솔루션(DS)부문 메모리개발담당(부사장)은 이날 기자와 만나 “HBM4E 베이스다이는 트렌지스터 성능이 많이 개선된 4나노 공정을 쓸 것”이라고 밝혔다.

▶‘적층경쟁 승부수’ HCB 기술도 선봬= 아울러 삼성전자는 이날 GTC 현장 부스에서 영상을 통해 HBM 적층 경쟁의 승부수가 될 ‘하이브리드 카파 본딩(HCB)’ 기술을 공개했다.

현재 HBM4 12단의 경우 열과 압력으로 칩을 붙이는 TC 본딩 방식으로 여러 개의 D램을 쌓아 올렸지만 16단 이상으로 더 높아지는 차세대 HBM에선 하이브리드 카파 본딩 방식이 대안으로 꼽힌다.

TC 본딩은 여러 개의 D램 사이마다 ‘마이크로 범프’라는 접합 소재를 넣어 전기적으로 연결하다보니 HBM이 두꺼워지고, 데이터 전송 시 전력을 많이 소모하는 문제가 발생했다.

반면, 하이브리드 카파 본딩은 마이크로 범프 없이 구리와 구리를 직접 접합하는 방식이어서 HBM의 전체 두께를 줄이고 고성능을 구현하는 데 반드시 필요한 기술로 떠올랐다.

삼성전자는 이날 “하이브리드 카파 본딩 방식을 통해 TC 본딩 대비 열 저항을 20% 이상 줄이고, 16단 이상으로 높이 쌓을 수 있다”고 밝혔다.

삼성전자는 이미 하이브리드 카파 본딩을 적용한 HBM4 샘플을 주요 고객사에 전달하고 협의를 시작했다. HBM4E 단계에서는 일부 사업화를 계획하고 있다.

젠슨 황(가운데) 엔비디아 CEO(최고경영자)가 16일(현지시간) 미국 캘리포니아 새너제이에서 열린 GTC 2026에서 삼성전자의 한진만(오른쪽) 파운드리사업부장 사장, 황상준 메모리개발담당 부사장과 기념사진을 찍고 있다. 한 사장이 들고 있는 그록 3 LPU 웨이퍼에는 황 CEO의 친필 서명과 함께 ‘GROQ SUPER FAST’라고 적혀있고, 황 부사장이 든 HBM4 웨이퍼에는 ‘AMAZING HBM4!’라고 쓰여있다. [삼성전자 제공]

▶젠슨 황 감사 표시한 ‘그록 3 LPU’ 실물도 공개=한편, 삼성전자는 이날 ‘그록(Groq) 3 언어처리장치(LPU)’ 실물도 최초 공개했다. 그록3 LPU는 엔비디아의 ‘루빈’ 그래픽처리장치(GPU)와 역할을 나눠 추론 성능과 효율성을 높이는 칩으로, 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)가 이날 GTC 개막 기조연설에서 삼성전자의 파운드리(반도체 수탁생산) 사업부가 생산하고 있다고 밝혔다.

앞서 황 CEO는 기조연설에서 “삼성이 우리를 위해 ‘그록 3 LPU’ 칩을 제조하고 있다”며 “지금 가능한 한 최대한 빠르게 생산을 늘리고 있다. 삼성에게 정말 감사드린다”고 밝혔다.

이어 “현재 그록 칩은 생산 단계에 들어갔으며 올해 하반기, 아마도 3분기쯤 출하가 시작될 것”이라고 덧붙였다.

황 CEO가 엔비디아의 그록 3 LPU 칩 생산에 삼성전자 파운드리가 참여하고 있음을 공개적으로 밝힌 것은 이번이 처음이다. 황 CEO의 기조연설이 끝난 직후 삼성전자는 새너제이 컨벤션센터에 마련한 부스에서 해당 칩을 공개했다. 그록 3 LPU를 직접 보려는 방문객들이 삼성전자 부스로 몰리면서 혼잡을 빚기도 했다.

삼성전자가 HBM에 이어 엔비디아의 차세대 AI 칩을 수주하면서 양사 협력이 메모리에 이어 파운드리 분야로 확대되는 모습이다.

새너제이=김현일 기자