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삼성·SK·마이크론, 고객사 샘플공급 시작…생산능력 투자에 '사활'

'삼성 메모리 테크 데이 2023'에서 공개된 HBM3E D램 © 제공: 연합뉴스

(서울=연합뉴스) 김아람 기자 = 인공지능(AI)용 고성능 반도체인 고대역폭 메모리(HBM) 시장에서 차세대 제품인 'HBM3E' 시장이 본격적으로 열리고 있다.

29일 업계에 따르면 내년 양산 예정인 HBM3E 시장 선점을 둘러싸고 글로벌 메모리 업체 간 샅바싸움이 한창이다.

◇ 3대 D램 업체 모두 '참전'…내년 양산 들어갈 듯

HBM은 D램 여러 개를 수직으로 연결해 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고성능 메모리로, 최근 AI 분야에서 수요가 가파르게 늘고 있다.

1세대 HBM에 이어 2세대 HBM2, 3세대 HBM2E, 4세대 HBM3, 5세대 HBM3E, 6세대 HBM4 순으로 개발된다. 현재 4세대인 HBM3 제품이 양산되고 있다.

글로벌 3대 D램 기업인 삼성전자, SK하이닉스, 마이크론 모두 5세대인 HBM3E 개발을 완료하고 샘플 공급을 시작하면서 양산을 준비하고 있다.

HBM 시장에서 한발 앞선 SK하이닉스는 HBM3E 개발에 성공하고, 검증 절차를 위해 고객사 엔비디아에 샘플을 공급하기 시작했다고 지난 8월 발표했다.

이번에 개발한 HBM3E는 초당 최대 1.15테라바이트(TB) 이상의 데이터를 처리한다. 풀HD급 영화 230편 이상 분량의 데이터를 1초 만에 처리하는 수준이다.

SK하이닉스는 내년 상반기부터 HBM3E 양산에 들어가 AI용 메모리 시장에서 독보적인 지위를 확고히 하겠다는 계획이다.

SK하이닉스 'HBM3E' D램 © 제공: 연합뉴스

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삼성전자는 지난 20일 미국 실리콘밸리에서 개최한 '메모리 테크 데이' 행사에서 초고성능 HBM3E D램 '샤인볼트'를 처음 선보였다.

샤인볼트는 용량이 전작의 1.5배 수준으로, 초당 최대 1.2TB 이상의 데이터를 처리할 수 있다. 전력 효율은 10% 향상됐다.

삼성전자도 고객사에 HBM3E 샘플을 전달하고 있다고 밝혔다. 양산 일정은 밝히지 않았으나, 내년 하반기에 양산을 시작할 가능성이 크다고 업계에서는 예상한다.

HBM 후발주자인 마이크론도 경쟁에 뛰어들었다. 마이크론은 5세대급인 HBM3 젠(Gen)2 메모리를 개발해 고객사 샘플 검증에 들어갔다고 지난 7월 발표했다.

HBM3 젠2에 대해 마이크론은 "1.2TB 이상 대역폭과 9.2기가비트(Gb) 이상 핀 속도를 갖췄다"며 "이는 현재 출시된 HBM3보다 50% 향상된 것"이라고 소개했다.

◇ 엔비디아도 HBM3E 탑재 '슈퍼칩' 공개

3대 메모리 업체의 HBM3E 생산 계획이 가시화하면서 업계에서는 이제 HBM3E 시장이 본격적인 개화를 시작했다고 본다.

세계 그래픽처리장치(GPU) 시장의 80% 이상을 장악하는 엔비디아도 지난 8월 HBM3E를 탑재한 차세대 AI 칩 'GH200 그레이스 호퍼 슈퍼칩'을 선보였다. 그러면서 내년 2분기에 이 '슈퍼칩'을 생산하겠다는 계획을 밝혔다.

GPU는 데이터를 한 번에 대량으로 처리하는 병렬 처리 방식 반도체로 현재 AI 분야에서 주로 쓰인다. 이 GPU에 HBM이 대거 탑재된다.

엔비디아 © 제공: 연합뉴스

HBM3E 시장 선점을 위해 업체들은 투자와 기술 개발에 사활을 걸고 있다.

SK하이닉스는 HBM 제조 과정에 활용되는 TSV(실리콘 관통 전극) 공정에 투자를 확대하겠다고 지난 26일 3분기 실적발표 콘퍼런스콜에서 밝혔다.

TSV는 D램 칩에 수천개의 미세한 구멍을 뚫어 상층과 하층 칩의 구멍을 수직으로 관통하는 전극으로 연결하는 첨단 패키징 기술이다.

김우현 SK하이닉스 최고재무책임자(CFO)는 콘퍼런스콜에서 "HBM 생산능력(캐파) 확보를 위한 TSV 투자가 최우선으로 고려되고 있다"며 "이에 따라 내년 시설투자(CAPEX)는 올해 대비 증가할 것"이라고 말했다.

삼성전자는 지난달 TSV 공정 없이 제작할 수 있는 업계 최초 12나노급 32Gb DDR5 D램 개발을 발표했다. 이는 TSV 공정을 HBM에 집중해 HBM 캐파(생산능력)를 늘릴 수 있다는 뜻이다.

또 삼성전자는 종합 반도체 기업의 강점을 살려 HBM을 주문한 고객사에 맞춤형 턴키(일괄 생산) 서비스를 제공하는 역량 강화에도 힘쓰고 있다.

황상준 삼성전자 D램개발실장은 최근 삼성전자 뉴스룸에 올린 기고문에서 "HBM과 함께 첨단 패키지 솔루션을 포함한 첨단 맞춤형 턴키 패키징 서비스도 제공해 AI·고성능컴퓨팅(HPC) 시대에 최고의 솔루션을 선보일 계획"이라고 강조했다.

rice@yna.co.kr