[엠투데이 이상원기자] 세계 1위 파운드리업체인 TSMC가 C-HBM4E 로드맵을 발표했다. TSMC는 HBM4E 시대에는 C-HBM4E라 불리는 맞춤형 HBM이 대세를 이를 것이라고 공언했다.
C-HBM4E 출시는 공정 노드 업그레이드 뿐만 아니라 시스템 수준 아키텍처 사고의 반영으로, 메모리 컨트롤러를 HBM 스택 내에 삽입함으로써 GPU 또는 AI 가속기 칩의 논리 영역을 절약하고, 데이터 경로를 단축하며 전체 대역폭 활용도를 향상시킨다.
TSMC는 최근 네덜란드 암스테르담에서 열린 'TSMC 2025 OIP(Open Innovation Platform) 생태계 포럼' 유럽 세션에서 맞춤형 고대역폭 메모리(C-HBM)에 대한 기술 로드맵을 처음으로 공개했다.
TSMC는 현재의 HBM4 단계에서는 주류 시장용 N12FFC+와 고성능 니즈를 위한 N5 공정 등 두 가지 기본 다이 공정 솔루션을 제공하고 있는데, AI 학습 모델이 메모리 대역폭, 전력 소비, 칩 면적에 대해 더 엄격한 요구를 하면서 전통적인 개별 메모리 컨트롤러 아키텍처는 병목 현상이 발생하고 있다고 밝혔다.
이를 해소하기 위해 TSMC는 C-HBM4E에서 메모리 컨트롤러(MC)를 HBM 기본 다이에 직접 통합하는 솔루션을 내놨다.
이 솔루션의 핵심은 최신 N3P 첨단 공정이다. N3P는 TSMC의 3nm 공정 계열을 강화한 버전으로, 이전의 N3E에 비해 성능, 전력 소비, 수율 면에서 대폭 향상됐다. TSMC는 N3P 위에 C-HBM4E 베이스 다이를 제작함으로써 HBM3E 베이스 다이의 약 두 배에 달하는 에너지 효율을 달성할 수 있다고 주장하고 있다.
동시에 C-HBM4E의 작동 전압(Vdd)은 HBM4보다 낮은 0.75V로 낮아지는데 이는 전체 시스템 전력 소비를 줄이고 대규모 AI 클러스터 도입에서도 대폭 향상된 열 관리 조건을 제공한다.
즉, HBM4부터는 고객사 맞춤형 로직다이가 핵심 경쟁력이 되는데 이는 파운드리업체가 담당하게 됨으로써 경쟁력의 주체는 HBM 공급사가 아니라 파운드리업체에 의해 결정된다는 것이다.
현재 SK하이닉스는 HBM4 기판을 TSMC에서, 삼성은 HBM4 제품을 자체 또는 TSMC와 협력해 제조하고 있다. 이들과 경쟁을 벌이고 있는 마이크론도 TSMC에 합류, HBM 기판을 제조할 예정이며, SK하이닉스, 마이크론-TSMC는 C-HBM4E의 공동 개발을 위해 긴밀히 협력하고 있다.
전문가들은 이러한 추세가 TSMC의 첨단 포장과 공정 기술의 이점을 바탕으로 고급 HBM 생태계의 중심 노드로 자리 잡아가고 있음을 보여주는 것이라고 평가하고 있다.
다만, 맞춤형 HBM 경쟁에서는 삼성전자와 SK하이닉스 모두 유리한 조건을 갖추고 있으며, 어느 한 쪽이 절대적으로 유리하다고 단정하기 어렵다는게 전문가들의 견해다.
삼성은 TSMC와의 협업을 통해 자체 패키징 기술(TC-NCF, MR-MUF 등)과 공정 최적화에 집중하고 있고 SK하이닉스는 엔비디아 등과의 설계 협업을 통해 커스텀 HBM을 주도하고 있다.