삼성전자, 세계 최초 HBM4 양산 출하… HBM 주도권 탈환 속도(종합)

삼성전자가 메모리 시장 왕좌 탈환에 시동을 건다. SK하이닉스로 기울었던 HBM 시장에서 세계 최초로 HBM4 양산 출하에 나서며 시장 주도권을 회복하겠다는 전략이다.
삼성전자는 업계 최고 성능의 HBM4를 양산 출하했다고 12일 밝혔다. 최선단 공정 1c D램(10나노급 6세대)을 선제 도입해 재설계 없이 양산 초기부터 안정적인 수율과 업계 최고 수준의 성능을 확보했다.

베이스 다이의 특성을 고려해 성능과 전력 효율 측면에서 유리한 4나노 공정도 적용했다. 결과적으로 삼성전자 HBM4는 JEDEC(반도체 표준 제정하는 국제 산업 표준 기구) 업계 표준인 8Gbps를 약 46% 상회하는 11.7Gbps의 동작 속도를 안정적으로 확보했다. 전작 HBM3E의 최대 핀 속도인 9.6Gbps 대비 약 1.22배 향상된 수치로 최대 13Gbps까지 구현 가능하다.


단일 스택 기준 총 메모리 대역폭도 전작 HBM3E 대비 약 2.7배 향상된 최대 3.3TB/s 수준으로 끌어올렸다. 고객사 요구 수준인 3.0TB/s를 상회하는 성능이다. 12단 적층 기술을 통해 24GB~36GB의 용량을 제공하며 고객사 제품 일정에 맞춰 16단 적층 기술을 적용해 최대 48GB까지 용량을 확장할 계획이다.

전력 소모와 열 집중 문제를 해결하기 위해 코어 다이에 저전력 설계 기술도 적용했다. TSV 데이터 송수신 저전압 설계 기술과 전력 분배 네트워크(PDN) 최적화를 통해 전 세대 대비 에너지 효율은 약 40% 개선했다. 열 저항 특성은 약 10%, 방열 특성은 약 30% 향상시켰다.
차세대 제품 라인업도 가동한다. 현재 HBM4E을 준비 중인 상황으로 올해 하반기 샘플을 출하할 계획이다. HBM4E는 HBM4의 기본 구조를 기반으로 동작 속도·대역폭·전력 효율을 한층 끌어올린 차세대 고대역폭 메모리다.
커스텀 HBM도 내년부터 고객사별 요구에 맞춰 순차 샘플링을 시작할 예정이다. 커스텀 HBM은 고객의 AI 가속기·GPU 아키텍처에 맞춰 용량, 속도, 전력 특성, 인터페이스 등을 맞춤 설계한 고대역폭 메모리 제품이다. 표준화된 제품과 달리,고객별 연산 구조와 사용 환경에 최적화해 성능 효율을 극대화할 수 있는 것이 특징이다.

HBM4 양산 과정에서 확보한 1c 공정 기반의 품질과 공급 안정성은 향후 HBM4E 및 커스텀 HBM 등 고부가 제품으로의 전환 과정에서 중요한 경쟁 요소가 될 것으로 기대된다.


이러한 상황 속 삼성전자는 올해 HBM 매출이 지난해 대비 3배 이상 증가할 것으로 보고 HBM4 생산 능력을 선제 확대하고 있다. 업계 최대 수준의 DRAM 생산능력과 클린룸을 갖춘 만큼 HBM 수요 확대에 유연하게 대응 가능할 것으로 보인다. 2028년부터 본격 가동될 평택사업장 2단지 5라인도 HBM 생산의 핵심 거점으로 활용될 예정이다,

황상준 삼성전자 메모리개발담당 부사장은 "삼성전자 HBM4는 기존에 검증된 공정을 적용하던 전례를 깨고 1c D램 및 Foundry 4나노와 같은 최선단 공정을 적용했다"며 "공정 경쟁력과 설계 개선을 통해 성능 확장을 위한 여력을 충분히 확보함으로써 고객의 성능 상향 요구를 적기에 충족할 수 있었다"고 말했다.