삼성 '차세대 AI칩' 주도권 쥔다…HBM 이어 파운드리 수주 낭보

젠슨 황 "생큐, 삼성"…AI 추론칩 '그록3' 생산 맡겨
4나노 공정 HBM4E 첫 공개
핀당 속도 기존대비 45% 빨라

삼성전자가 최첨단 메모리와 파운드리(반도체 수탁생산) 양 날개를 앞세워 인공지능(AI) 반도체 시장 주도권을 굳히고 나섰다. 엔비디아의 차세대 AI 가속기에 들어갈 7세대 고대역폭메모리(HBM4E)를 세계 최초로 선보인 데 이어 파운드리에서도 엔비디아 물량을 확대하면서다. 과거 HBM2 상용화 이후 겪은 부침을 뒤로하고 엔비디아 차세대 플랫폼의 핵심 파트너로 자리매김했다는 평가가 나온다.

< 삼성 HBM4E 공개 > 엔비디아 연례 개발자회의 ‘GTC 2026’ 삼성전자 부스에 전시된 7세대 고대역폭메모리(HBM4E). 삼성전자 제공

 ◇ 젠슨 황 “차세대 칩, 삼성이 생산”

젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)는 16일(현지시간) 미국 캘리포니아주 새너제이컨벤션센터에서 개막한 엔비디아의 연례 개발자회의 ‘GTC 2026’에서 차세대 AI 연산 플랫폼 베라루빈에 들어가는 추론 전용 언어처리장치(LPU) ‘그록3’를 공개했다. 그는 “삼성이 우리를 위해 그록3 LPU 칩을 제조하고 있다”며 “삼성에 정말 감사하다”고 했다.

그록3 LPU는 엔비디아가 지난해 말 약 29조원을 들여 우회 인수한 팹리스(반도체 설계 전문) 스타트업 그록이 설계한 최신 칩이다. 삼성전자 파운드리사업부의 4㎚(나노미터·1㎚=10억분의 1m) 공정을 기반으로 생산되는 이 칩은 올 하반기 출하를 앞두고 있다. 엔비디아가 차세대 AI 가속기에 그록의 LPU를 장착하기로 하면서 기존 그록의 파트너인 삼성 파운드리의 역할도 커지게 됐다. 삼성 파운드리는 그록의 반도체 웨이퍼 생산량을 기존 대비 60% 이상 늘린 것으로 알려졌다.

이번 수주는 삼성 파운드리가 글로벌 AI 칩 제조의 핵심 기지로 부활했음을 알리는 신호탄으로 해석된다. 삼성 파운드리는 그간의 부진을 털고 지난해 하반기부터 테슬라 애플 등 빅테크로부터 연이어 계약을 따내고 있다. 삼성전자는 빅테크 수주에 대비하기 위해 370억달러(약 53조4000억원)를 투자해 미국 텍사스주 테일러시에 파운드리 공장을 건설 중이다.

 ◇ HBM4E 공개로 기술 초격차 재시동

삼성전자는 이번 행사에서 차세대 메모리 부문에서도 경쟁사를 압도했다. 지난달 업계 최고 성능의 6세대 HBM(HMB4)을 엔비디아에 가장 먼저 공급한 데 이어 이번 행사에서 차세대 모델 베라루빈 울트라에 들어갈 HBM4E 실물을 최초로 선보였다.

HBM4E는 10나노급 6세대(1c) D램과 4㎚ 공정 기반의 로직 다이(베이스 다이)로 구성됐다. 황상준 삼성전자 디바이스솔루션(DS)부문 메모리개발담당(부사장)은 이날 기자와 만나 “HBM4E 베이스 다이는 트렌지스터 성능이 많이 개선된 4㎚ 공정을 쓸 것”이라고 밝혔다.

핀당 속도는 16Gbps(초당 기가비트)로 전작(11.7Gbps) 대비 약 45% 빨라졌다. 대역폭은 초당 4.0TB(테라바이트)에 이른다. 이는 전작 HBM4 동작 속도(최대 13Gbps)와 대역폭(3.3TB)을 크게 뛰어넘는 수치다.

적층 기술에서도 초격차를 보였다. 삼성전자는 영상을 통해 차세대 패키징 기술인 하이브리드코퍼본딩(HCB) 기술을 선보였다. HCB는 칩과 칩을 범프(돌기) 없이 접합하는 기술로 차세대 패키징의 핵심으로 꼽힌다. 칩 두께를 얇게 하고 칩 간 거리를 좁혀 데이터 교환 속도를 획기적으로 끌어올려 전력 효율성을 개선할 수 있다. 기존 방식보다 열 저항을 20% 이상 개선해 엔비디아가 요구하는 까다로운 열 관리 기준을 충족했다는 게 회사 측 설명이다.

삼성전자는 올해 주력인 HBM4 공급량도 최대치로 늘릴 방침이다. 황 부사장은 기자들에게 “가파르게 램프업(증산)을 하고 있고 (생산에) 크게 문제는 없다”며 “전체 HBM에서 HBM4를 절반 이상 가져가는 것이 목표”라고 말했다.

김채연 기자/실리콘밸리=김인엽 특파원 why29@hankyung.com