SK하이닉스, 국내 팹리스와 차세대 메모리 협력 확대···HBF·3D IC 개발 속도

엔비디아 등 글로벌 빅테크 중심 맞춤형 메모리 협력 국내로 확대
하이퍼엑셀도 SK하이닉스 HBF 등 차세대 메모리 초기 개발 참여

SK하이닉스의 HBF 모형 / 사진=고명훈 기자

[시사저널e=고명훈 기자] SK하이닉스가 고대역폭플래시(HBF)와 3D IC 등 차세대 메모리 솔루션 확보를 목표로 국내 인공지능(AI) 반도체 팹리스 생태계와의 밀착 행보를 가속화하고 있다. 기존 엔비디아 등 글로벌 주요 고객사와의 맞춤형 메모리 개발을 넘어, 국내 AI 반도체 기업들과도 초기 개발 단계부터 협력하며 차세대 메모리 생태계 구축에 속도를 내는 모습이다.

12일 반도체업계에 따르면 SK하이닉스는 국내 팹리스 기업들을 주축으로 HBF, 3D IC 등 차세대 메모리 개발을 위한 협력체 구성에 나서고 있는 것으로 전해졌다. 메모리 제조사가 제품을 먼저 개발한 뒤 시장에 공급하던 기존 공급자 중심의 방식에서 벗어나, 초기 칩 개발 단계부터 메모리와 연산장치 간 연결구조를 최적화하는 '오픈 이노베이션' 전략을 확대한단 구상이다.

그간 SK하이닉스는 엔비디아 등 글로벌 주요 AI 반도체 고객사와의 긴밀한 협력을 기반으로 고대역폭메모리(HBM) 시장에서 경쟁력을 강화해 왔다. 최근엔 고객사 AI 가속기 설계에 맞춰 메모리 성능과 구조를 최적화하는 커스텀 HBM 등 맞춤형 메모리 개발에 역량을 집중하는 흐름이다.

이러한 가운데 국내 AI 반도체 팹리스까지 차세대 메모리의 초기 개발 파트너로 참여시키고 있단 점이 주목된다. 글로벌 빅테크 중심의 고객 맞춤형 개발을 넘어 국내 시스템반도체 설계기업의 기술 역량과 요구사항을 반영해 새로운 메모리 솔루션의 상용화 가능성을 높이려는 전략으로 풀이된다.

반도체업계 관계자는 "차세대 메모리는 개별 칩의 성능뿐 아니라 시스템 전체의 효율이 중요해지는 만큼, 다양한 설계 역량을 갖춘 국내 팹리스와의 협업도 의미가 크다"며, "협력사와 개발 초기부터 기술을 함께 검증하고 완성도를 높이는 것이 중요하다"고 말했다.

대표적으로 국내 AI 반도체 전문기업 하이퍼엑셀이 SK하이닉스의 HBF 초기 개발에 참여했던 것으로 파악된다.

김주영 하이퍼엑셀 대표는 이날 서울 삼성동에서 개최한 인공지능반도체포럼에서 "SK하이닉스는 차세대 메모리를 개발하면서 메모리 제조사 혼자선 어렵고, NPU 기업과 함께 시스템 차원에서 개발해야 한다는 필요성을 인식하고 있으며, 이에 따라 오픈 이노베이션을 확대하려는 움직임이 있다"며, "HBF나 3D 스태킹 IC와 관련된 협력체도 구성하고 있는 것으로 알고 있으며, 하이퍼엑셀 역시 참여를 추진하고 있다"고 말했다.

구체적으로 SK하이닉스의 HBF 개발 협업 여부에 대해선, "HBF에서도 SK하이닉스가 초기 개발 단계에서 열어놓고 진행 중이어서 하이퍼엑셀도 같이 참여하고 있다"고 덧붙였다.

하이퍼엑셀은 대규모 언어모델(LLM) 추론 연산에 특화된 '언어처리장치(LPU)'를 주력 사업으로 하는 팹리스 기업으로, 내년 상반기 첫 데이터센터용 칩 '베르다(Bertha)' 양산을 앞두고 있다.

베르다는 HBM을 적용한 기존 데이터센터용 AI 가속기와 달리, 저전력 D램인 LPDDR5X를 채택해 대용량 메모리를 상대적으로 저렴한 비용으로 구현한 것이 특징이다. 삼성전자 파운드리 4나노 공정으로 생산되며, 현재 네이버클라우드와 크래프톤 등 주요 고객사와 서버 단위 실증을 진행하고 있다.

하이퍼엑셀은 차세대 AI 반도체인 '카르멘(Carmen)' 개발도 준비 중이다. 현재 차세대 아키텍처의 설계 기획을 진행하고 있으며, 기존 LPDDR 기반 메모리 구조에서 한발 나아가 HBF 또는 3D IC 등 새로운 메모리 기술을 도입하는 방안을 검토하고 있다.

HBF는 HBM의 D램 대신 3D 낸드 여러개를 수직으로 쌓아 대역폭을 늘리는 개념의 메모리로, SSD의 고용량을 유지하면서도 대역폭을 HBM처럼 확대할 수 있단 점에서 향후 AI 수요에 대응할 수 있는 차세대 메모리 기술로 주목받고 있다.

SK하이닉스는 미국 샌디스크와 손잡고 HBF 기술 표준화와 생태계 구축을 추진하고 있다. 지난 2월 오픈컴퓨트프로젝트(OCP)를 기반으로 HBF 표준화 컨소시엄을 구성한 데 이어, 8월에는 HBF 공개 기술 규격을 발표하기도 했다. 삼성전자 역시 HBF를 차세대 AI 메모리 후보로 검토하며 관련 기술개발을 추진 중이다.

3D IC는 연산을 담당하는 로직 반도체 위에 D램을 수직으로 쌓는 기술이다. 연산기와 메모리 사이의 거리를 줄여 데이터 전송속도를 높이고 전력 소모를 낮출 수 있어 차세대 AI 반도체의 핵심 기술로 지목된다. 다만, 해당 기술 구현을 위해선 연결 간격을 줄이고 입출력 단자 수를 크게 확대할 수 있는 하이브리드 본딩 기술이 핵심으로 꼽힌다. SK하이닉스는 3D D램에서도 하이브리드 본딩을 비롯한 차세대 메모리 기술개발을 추진하고 있다.

박준덕 SK하이닉스 D램 마케팅 담당은 최근 회사 실적 컨퍼런스콜에서 "공정 성숙도와 안정적인 테크 플랫폼 운영을 통해 기존 6F스퀘어 구조를 최대한 활용하고 이후 4F스퀘어 또는 3D D램 플랫폼으로 전환하는 기술 개발을 진행하고 있다"며, "기존 D램의 익스트림 스케일링부터 4F스퀘어와 3D D램까지 단계별 기술 로드맵을 준비하고 있고 각 기술의 완성도와 경제성을 확보하는 시점에 맞춰 적합한 제품에 적용해 나갈 계획"이라고 말했다.

김 대표는 "차세대 칩은 HBF와 3D 스태킹 IC 중 하나를 채택해, 보다 도전적인 제품을 개발하려고 한다"며, "3D 스태킹 IC를 선택하면 기존 목표로 가져가던 가성비 보단, 메모리 대역폭이 초당 수십 테라바이트 수준으로 올라가게 되면서 더 높은 성능을 목표로 하는 칩이 될 것"이라고 말했다. 이어 "반면 HBF를 선택하면 지금과 비슷하게 가성비 중심의 전략을 유지하게 된다"고 부연했다.