삼성. TSMC. SK하이닉스, 고성능 메모리 HBM4
차세대 HBM4(고대역폭 메모리)의 주도권을 둘러싸고 삼성전자와 TSMC, SK하이닉스간 주도권 싸움이 치열해지고 있다.(사진 출처: Tom's hardware)
인공지능(AI) 반도체에 사용되는 차세대 HBM4(고대역폭 메모리)의 주도권을 둘러싸고 삼성전자와 TSMC, SK하이닉스간 주도권 싸움이 치열해지고 있다.
HBM은 ‘베이스 다이’로 불리는 틀에 여러 개의 D램을 수직으로 적층해 TSV(실리콘관통전극)으로 연결한 메모리다. 여기에 HBM4는 GPU와의 연결선 개수가 2,048개로 메모리 량이 기존보다 2배 이상 늘어 난다.
이 반도체는 공급업체들이 오는 2026년 상용화를 목표로 하고 있다.
SK하이닉스와 HBM4를 공동 개발키로 한 대만 TSMC는 지난 14일 네덜란드 암스테르담에서 열린 유럽 기술 심포지엄에서 6세대 HBM4 베이스 다이에 12나노급 공정과 5나노급 공정 기술을 적용할 것”이라고 밝혔다.
지금까지는 베이스 다이와 D램은 SK하이닉스가 생산하고, TSMC가 이를 공급 받아 다른 부품과 함께 패키징해 엔비디아 등에 납품하는 구조였다.
그런데 베이스 다이를 TSMC가 직접 생산하게 되면 TSMC가 HBM 공정 전체를 독자적으로 수행하게 돼 이 같은 구도가 깨질 가능성이 높아진다.
베이스 다이와 D램을 갖고 있는 SK하이닉스는 앞으로 패키징 작업까지 늘려 완제품을 직접 공급하는 구조로, 삼성전자는 베이스 다이까지 직접 생산, 양 사에 맞설 계획이다.
삼성과 SK하이닉스는 D램에서 TSMC와 차별화를 검토하고 있다. 삼성은 HBM4용 D램을 1c D램으로 변경하는 방안을 검토 중이며, SK하이닉스 역시 새로운 HBM4 메모리용 1c D램 개발을 적극 검토 중인 것으로 알려졌다.
HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 쌓아 TSV와 연결한 메모리이기 때문에 HBM에 탑재되는 D램 제품의 성능이 HBM의 성능에 큰 영향을 미친다.
삼성전자는 당초 HBM4에도 10나노급 5세대 D램인 1b D램을 사용할 계획이었다. 1b D램의 선폭은 12nm로, 2023년 5월부터 1b D램 양산을 시작했다. 그러나 최근 D램 메모리 성능 경쟁이 치열해지자 1c D램으로 바꾸기로 한 것으로 알려졌다.
SK하이닉스와 마이크론 등 경쟁사들이 HBM3E에 1b D램을 사용하고 있는 만큼, HBM4에는 이보다 고성능인 1c D램을 탑재, 주도권을 잡는다는 전략이다.
삼성은 HBM4에 12단 혹은 16단 적층구조를 검토 중이며 1c D램의 첫 양산라인을 올해 말까지 구축할 예정인 것으로 알려졌다.
하지만 1c D램을 적용한 HBM4의 수율을 수요자들이 원하는 시점까지 끌어 올릴 수 있을 지가 관건이 될 전망이다.
