삼성전자가 인공지능(AI) 핵심부품 고대역폭 메모리(HBM)의 6세대 제품 'HBM4'를 세계 최초로 양산을 시작했다고 12일 밝혔다. 이전 세대 HBM 경쟁에서 밀렸던 삼성전자는 HBM4를 세계 최초로 양산하면서 그간의 우려를 씻었다는 평가다.
삼성전자의 HBM4는 최선단 공정 1c D램(10나노급 6세대)이 선제적으로 도입됐으며, HBM 적층 구조 하단에서 전력·신호를 제어하는 기반 칩인 베이스 다이의 특성을 고려해 성능과 전력 효율 측면에서 유리한 4나노 공정이 적용됐다. 그 결과 국제반도체 표준협의기구(JEDEC)의 표준인 8Gbps를 약 46% 상회하는 11.7Gbps(초당 기가비트)의 동작 속도를 안정적으로 확보했다.
전작 HBM3E의 최대 속도인 9.6Gbps 대비 약 1.22배 향상된 수치며, 최대로는 13Gbps까지 구현이 가능해 AI 모델 규모가 커질수록 심화하는 데이터 병목을 효과적으로 해소할 수 있다고 삼성전자는 설명했다.
총 메모리 대역폭은 단일 스택 기준 전작 HBM3E 대비 약 2.7배 향상된 최대 3.3TB/s 수준으로 끌어올려 고객사 요구 수준인 3.0TB/s를 상회하는 성능을 확보했다. 또 12단 적층 기술을 통해 24~36GB의 용량을 제공하며, 고객사의 제품 일정에 맞춰 16단 적층 기술을 적용해 최대 48GB까지 용량을 확장할 계획이다.
삼성전자는 전력 소모와 열 집중 문제를 해결하기 위해 코어 다이에 저전력 설계 기술을 적용, 전 세대 대비 에너지 효율을 약 40% 개선했다. 열 저항 특성은 약 10%, 방열 특성은 약 30% 개선했다. 연산 성능을 극대화하면서도 서버 및 데이터센터의 전력 소모와 냉각 비용을 크게 절감할 수 있게 한 것이다.
삼성전자는 세계에서 유일하게 로직, 메모리, 파운드리, 패키징까지 모두 갖춘 원스톱 설루션이 가능한 세계 유일의 반도체 회사로서, 파운드리 공정과 HBM 설계 간 긴밀한 협업을 통해 최고 수준의 HBM을 지속 개발할 계획이다.
글로벌 주요 그래픽처리장치(GPU) 및 자체 칩을 설계·개발하는 차세대 주문형 반도체(ASIC) 기반 하이퍼스케일러(초대형 클라우드 사업자) 고객사와 기술 협력도 확대할 방침이다.
이에 따라 올해 HBM 매출이 전년 대비 3배 이상 증가할 것으로 보고, HBM4 생산 능력을 선제적으로 확대하고 있다.
2028년 본격 가동될 평택사업장 2단지 5라인은 HBM 생산의 핵심 거점으로 활용하는 등 중장기 수요 확대 국면에도 안정적인 공급 역량을 지속적으로 확보해 나갈 예정이다.
아울러 7세대 HBM4E을 올해 하반기 샘플 출하하고, 커스텀 HBM도 내년 고객사별 요구에 맞춰 순차 샘플링을 시작한다.
삼성전자 관계자는 "HBM4 양산 과정에서 확보한 1c 공정 기반의 품질과 공급 안정성이 향후 HBM4E 및 커스텀 HBM 등 고부가 제품으로의 전환 과정에서도 중요한 경쟁 요소가 될 것"이라고 말했다.
삼성전자 메모리개발담당 황상준 부사장은 "삼성전자 HBM4는 기존에 검증된 공정을 적용하던 전례를 깨고 1c D램 및 파운드리 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.
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