[디지털데일리 고성현기자] 세계 최초로 6세대 고대역폭메모리 'HBM4'를 양산 출하한 삼성전자가 대대적인 반격에 나선다. 이번 양산 출하로 최첨단 HBM 시장 내 입지를 회복하는 한편, 차세대 HBM 로드맵 이행으로 기존 '초격차' 기조를 확대하겠다는 목표다.

13일 업계에 따르면 삼성전자는 HBM4를 양산 출하했다고 전날 12일 밝혔다.

삼성전자가 출하한 HBM4는 기술 경쟁력을 고려해 국제반도체표준협의회(JEDEC)에 명시된 기준을 상회하는 성능으로 설계됐다. 10㎚급 6세대(1c) 공정 기반 D램을 도입해 전력효율과 집적도를 높였고, HBM 전력·신호를 제어하는 베이스 다이에 4㎚급 공정을 활용해 성능도 향상시켰다.

구체적으로 이번에 생산된 HBM4는 JEDEC 표준인 8Gbps를 약 46% 넘어서는 11.7Gbps 속도를 확보했고 최대 13Gbps까지 대응할 수 있도록 설계됐다. 메모리 대역폭은 전작(HBM3E)보다 2.7배 높아진 최대 3.3TB/s 수준으로 끌어올렸고 고객사 요구 수준인 3.0TB/s를 상회하도록 했다.

이번 삼성전자의 HBM4 양산은 뒤처졌던 메모리 경쟁력을 회복하기 위한 신호로 해석된다. 삼성전자는 SK하이닉스에 HBM 주도권을 내준 이래, 주요 고객사인 엔비디아로의 HBM 공급 진입을 위한 시도를 이어왔다. 하지만 1b(10㎚급 5세대) D램 설계 이슈에 따른 1a(10㎚급 4세대) D램 적용과 부족한 성능 등이 발목을 잡으며 성과 확보에 어려움을 겪었다.

그러던 지난해 상황이 달라졌다. 거듭된 재설계 끝에 HBM3E 성능을 끌어올리고, 엔비디아 품질 테스트에서 성과를 내며 일부 납품을 시작한 것이다. 이밖에 브로드컴, AMD 등 글로벌 팹리스로의 공급도 가시화했다.

반도체 업계에서는 삼성전자가 이번 HBM4 출하를 시작으로 뒤처졌던 메모리 기술 '초격차' 확보에 시동을 걸 것으로 봤다. 1c D램 생산능력을 확보해 HBM4 물량을 확대하는 한편, HBM4 16단 및 HBM4E(7세대)까지 입지를 넓히겠다는 목표다.

특히 자체적으로 보유한 시스템반도체 설계·생산 역량을 십분 활용하겠다는 방침도 드러냈다. HBM4부터 적용되는 베이스 다이 고도화를 시작으로 상용화될 커스텀 HBM에서도 시너지를 낼 계획이다.

커스텀 HBM은 고객사의 xPU 성능에 맞춰 설계한 HBM 아키텍처를 뜻한다. 엔비디아의 GPU 외 각기 다른 AI 가속기가 등장하는 만큼, 그 특징에 따라 인터페이스나 전력 등을 맞추겠다는 의미다.

11일 서울 코엑스에서 열린 '세미콘 코리아 2026'에서는 삼성전자가 지향하는 커스텀 HBM 개발 로드맵의 일면이 제시되기도 했다.

당시 기조연설에 나선 송재혁 삼성전자 최고기술책임자(CTO) 사장은 "입출력 물리계층(I/O PHY)을 다이 간 연결(Die to Die) 구조로 바꾸고 (HBM 컨트롤러를 베이스 다이에 넣어) 에너지를 더 많이 확보할 수 있는 커스텀 HBM을 준비 중"이라며 "이때 I/O 채널 길이를 60% 가량 단축시켜 전력을 절반 이상 줄일 수 있는 실험 결과도 확보하고 있다"고 밝혔다.

여기에 독자적인 설계 구조를 갖춘 '삼성 cHBM'도 소개했다. 송 CTO는 "GPU가 담당하는 일정 역할을 (HBM) 베이스 다이가 담당해 고객의 필요성, 즉 스피드나 전력 효율성을 만족시키는 방향으로 삼성 cHBM을 준비하고 있다"고 설명했다.

이는 HBM과 xPU 간 데이터 처리 일관성을 확대해 AI 연산 능력을 향상시키겠다는 의도로 풀이된다. 고객사의 컴퓨팅 IP를 베이스 다이에도 넣어 일종의 프로세싱인메모리(PIM)를 구현하겠다는 뜻이다.

패키징 분야에서는 차기 HBM에 대한 하이브리드 본딩(HCB: Hybrid Copper Bonding) 적용 의지도 표명했다. 하이브리드 본딩은 칩과 칩을 연결할 때 쓰는 마이크로 범프 없이 직접 연결하는 기술이다. 마이크로 범프를 없애면 적층 단수를 늘릴 수 있는 것은 물론, 전기 저항에 따른 발열이나 신호지연도 줄일 수 있다.

송 CTO는 "어느 시점에 실제로 HCB가 적용될지는 모르나, 가장 사업화에 효과적인 방향으로 준비해 나갈 것"이라고 말했다.

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