[박수빈 기자]

(사진=셔터스톡)

<이미지를 클릭하시면 크게 보실 수 있습니다>

SK하이닉스가 세계 최대 파운드리 기업인 대만 TSMC와 손잡고 6세대 고대역폭메모리(HBM4) 생산과 첨단 패키징 기술 역량을 강화한다. 현재 HBM 시장을 주도하고 있는 SK하이닉스가 차세대 시장에서도 우위를 놓치지 않겠다는 의도다.

SK하이닉스는 19일 최근 대만 타이페이에서 TSMC와 기술 협력을 위한 양해각서(MOU)를 체결했다고 밝혔다.

이번 협력을 발판 삼아 6세대 HBM인 HBM4를 개발한다는 계획이다. 양산 목표 시점은 2026년이다.

HBM을 주로 사용하는 AI칩 성능이 점점 고도화되면서, 전력 소모를 줄이고 데이터 병목현상을 줄이는 것이 최대 과제가 됐다. 한정된 공간 안에 D램을 더 높이, 촘촘하게 쌓는 것이 중요해진 것이다. 이를 위해 SK하이닉스가 첨단 패키징 분야 1위인 TSMC와 아예 HBM 개발까지 함께 한다는 것이다.

양사는 우선 HBM 패키지 내 최하단에 탑재되는 베이스다이의 성능 개선에 집중한다. HBM은 베이스다이 위에 D램 단품 칩인 코어다이를 쌓아 올린 뒤 이를 실리콘관통전극(TSV) 기술로 수직 연결해 만든다. 베이스다이는 그래픽처리장치(GPU)와 연결돼 HBM을 컨트롤하는 역할을 수행한다.

SK하이닉스는 5세대 HBM인 HBM3E까지는 자체 D램 공정으로 베이스 다이를 만들었으나, HBM4부터는 TSMC가 보유한 로직 초미세 선단공정을 활용해 다양한 시스템 기능을 추가할 계획이다. 이를 통해 성능과 전력 효율 등 기업들의 폭넓은 요구에 부합하는 맞춤형 HBM을 생산한다는 전략이다.

HBM4는 HBM3와 비교해 2배 가까이 월등한 고속·고용량 성능을 구현해야 하는데, 그러려면 베이스 다이가 기존 HBM처럼 단순히 D램 칩과 GPU를 연결하는 역할을 넘어 시스템반도체에서 요구되는 여러 기능을 수행해야 한다. 이런 베이스 다이는 기존의 일반 D램 공정으로는 제작이 어렵다.

그동안 HBM의 최대 고객인 엔비디아는 AI 연산작업의 핵심인 GPU용 HBM을 SK하이닉스에서 공급 받아 TSMC에 패키징을 맡기는 방식으로 조달해 왔으나, HBM4는 SK하이닉스로부터 패키징이 된 칩을 직접 받을 수 있게 됐다.

더불어 양사는 SK하이닉스의 HBM과 TSMC의 첨단 패키징 공정 '칩 온 웨이퍼 온 서브스트레이트(CoWoS)' 기술 결합을 최적화하기 위해 협력하고, HBM 관련 고객 요청에 공동 대응하기로 했다. CoWoS는 TSMC가 특허권을 갖고 있는 고유의 공정으로, 인터포저라는 특수 기판 위에 로직 칩과 HBM을 올려 연결하는 패키징 방식이다.

김주선 SK하이닉스 사장은 "TSMC와 협업을 통해 최고 성능의 HBM4를 개발하는 것은 물론 글로벌 고객들과의 개방형 협업에도 속도를 낼 것"이라며 "앞으로 고객맞춤형 메모리 플랫폼 경쟁력을 높여 '토털 AI 메모리 프로바이더' 위상을 확고히 할 것"이라고 말했다.

케빈 장 TSMC 수석부사장은 "TSMC와 SK하이닉스는 수 년간 견고한 파트너십을 유지하며 최선단 로직 칩과 HBM을 결합한 세계 최고의 AI 솔루션을 시장에 공급해 왔다"라며 "HBM4에서도 양사는 긴밀하게 협력해 고객의 AI 기반 혁신에 키가 될 최고의 통합 제품을 제공할 것"이라고 덧붙였다.

한편 차세대 HBM에서 대반격을 노리는 삼성전자와의 기술 경쟁은 더 치열해질 전망이다. 삼성은 지난해 10월 "고성능 HBM은 AI 시대의 필수 요소"라며 "2025년을 목표로 HBM4를 개발 중"이라고 밝힌 바 있다.

박수빈 기자 sbin08@aitimes.com

<저작권자 Copyright ⓒ AI타임스 무단전재 및 재배포 금지>