메모리 3社 'HBM 주도권' 경쟁…관건은 '엔비디아 공급'(종합)

[이데일리 최영지 기자] “결국 엔비디아 맞춤형 고대역폭메모리(HBM)를 얼마나 더 많이 공급할 수 있느냐의 싸움이다. 앞으로 인공지능(AI) 시장이 커지고 있는 만큼 (엔비디아에 HBM을 독점 공급하는) SK하이닉스(000660) 이외에 삼성전자(005930), 마이크론에도 기회가 있을 것이다.” (김형준 차세대지능형반도체사업단장 겸 서울대 명예교수)

삼성전자가 이번달 업계 최초 개발에 성공한 12단 HBM3E 제품 (사진=삼성전자)

삼성, HBM3E 12단 적층 개발…“엔비디아 공급가능성 높여”

삼성전자(005930)는 업계 최초로 36GB(기가바이트) HBM3E(5세대 HBM) 12H(High, 12단 적층) D램 개발에 성공했다고 27일 밝혔다. 삼성전자는 24Gb(기가비트) D램 칩을 TSV(실리콘 관통 전극) 기술로 12단까지 적층해 업계 최대 용량인 36GB HBM3E 12H를 구현했다. TSV는 수천개의 미세 구멍을 뚫은 D램 칩을 수직으로 쌓아 적층된 칩 사이를 전극으로 연결하는 기술이다.

이번 제품은 초당 최대 1280GB의 대역폭과 현존 최대 용량인 36GB을 제공해 성능과 용량을 전작인 HBM3(4세대 HBM) 8H(8단 적층) 대비 50% 이상 개선시켰다. 단수가 높아졌지만 어드밴스드 TC NCF(열압착 비전도성 접착 필름) 기술을 접목시켜 제품 높이는 8단과 동일하게 구현했다. 해당 기술을 적용하면 HBM 적층 수를 늘리면서도 칩 두께가 얇아지면서 발생할 수 있는 ‘휘어짐 현상’을 최소화할 수 있다.

삼성전자는 HBM3E 12H 샘플을 고객사에 제공하기 시작했다. 올해 상반기 양산할 예정이다. 앞서 상반기에 공급하기로 계획한 HBM3E 8H와 ‘투트랙’으로 공급한다는 것이다. 반도체업계 관계자는 “경쟁사보다 월등한 캐파(CAPA·생산능력)를 토대로 고객사에 다양한 선택지를 제공할 수 있을 것”이라고 분석했다. 삼성전자는 HBM 공급 역량을 업계 최고 수준으로 유지하기 위해서 올해는 전년 대비 2.5배 이상 캐파를 확보해 운영할 계획이다.

배용철 삼성전자 메모리사업부 상품기획실장 부사장은 “AI 서비스를 제공하는 고객사의 고용량 솔루션 니즈에 부합하는 혁신 제품 개발에 힘쓰고 있다”며 “앞으로 HBM 고단 적층을 위한 기술 개발에 주력하는 등 고용량 HBM 시장을 선도하고 개척해 나갈 것”이라고 밝혔다.

마이크론은 이번달 HBM3E을 본격 생산해 올해 2분기에 출하한다고 밝혔다. (사진=마이크론테크놀로지)

마이크론 “엔비디아에 HBM3E 공급”…SK “후속제품 개발 진행 중”

D램 시장을 과점하고 있는 3사는 이르면 다음달을 시작으로 상반기 내 자사 HBM3E 제품 개발·양산에 속도를 낼 것으로 보인다.

마이크론은 간밤 자사 홈페이지에 HBM3E의 양산 소식을 알렸다. 마이크론은 “HBM3E 솔루션의 대량 생산을 시작했다”며 “이번 24GB 용량의 HBM3E 8H D램은 올해 2분기 출하를 시작하는 엔비디아 ‘H200’에 탑재될 예정”이라고 밝혔다. 고객사를 직접 언급하는 자신감을 드러낸 것이다. 이어 이 제품이 경쟁사 제품보다 30% 뛰어난 전력 효율을 가지고 있다고 했다.

류영호 NH투자증권 연구원은 “마이크론 HBM3E의 수율은 알 수 없고 생산능력 역시 경쟁사 대비 현저히 낮다”며 “중장기적으로 일반 메모리와 HBM 사이의 밸런스 고민이 메모리 업체들에 필요하다”고 분석했다. 류 연구원은 “결국 수율이 핵심이 될 것”이라고 했다.

HBM 시장을 선도하는 SK하이닉스는 자사 HBM3E 제품을 계획대로 상반기 양산하겠다는 계획이다. SK하이닉스는 “HBM3E 8단은 지난 1월 초기 양산을 시작했고 가까운 시일 내에 고객 인증 완료해 본격 양산에 돌입할 계획”이라고 했다. 이어 “12단 제품은 JEDEC 표준 규격에 맞춰 8단과 같은 높이로 구현할 것”이라며 “고객 일정에 맞춰 순조롭게 제품화 진행 중”이라고 했다. 이날 삼성전자가 12단 제품 개발을 알리자 SK하이닉스 역시 후속 제품(36GB HBM3E 12H) 개발·양산을 계획대로 진행하겠다는 입장을 내놓은 것으로 풀이된다.

고용량 메모리 수요 증가에 발맞춰 HBM4 개발을 가속화해야 한다는 목소리 역시 나온다. 업계에서는 오는 2026년쯤 6세대 HBM인 HBM4 양산을 본격화할 수 있을 것으로 보고 있다.

한편 시장조사업체인 옴디아에 따르면 삼성전자는 지난해 4분기 D램 점유율 45.7%로 1위를 차지했다. 이는 2016년 3분기(48.2%) 이후 가장 높은 수준이다. SK하이닉스의 D램 점유율은 31.7%, 3위 마이크론의 점유율은 19.1%로 각각 집계됐다.