삼성전자가 업계 최고 성능을 지닌 HBM4를 세계 최초로 양산 출하하며 HBM4 시장 점유에 나섰다. 이 회사는 개발 초기부터 JEDEC 기준을 뛰어넘는 성능 목표를 세우고 진행했으며, 1c D램(10나노급 6세대) 최첨단 공정을 적용해 초기 양산 단계에서 안정적인 수율과 최고 수준의 성능을 확보했다.

삼성전자 메모리개발담당 황상준 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 설명했다.

삼성전자는 HBM4의 기술 경쟁력 강화를 위해 1c D램과 함께 베이스 다이 특성에 맞춰 성능과 전력 효율이 뛰어난 4나노 공정을 적용했다. 베이스 다이는 HBM 적층 구조에서 가장 아래 위치해 전력과 신호를 제어하는 칩이다. 그 결과 삼성전자 HBM4는 JEDEC 업계 표준인 8Gbps를 약 46% 넘는 11.7Gbps의 동작 속도를 안정적으로 구현하며 HBM4 성능 기준을 새롭게 제시했다.

이는 전작인 HBM3E의 최대 핀 속도인 9.6Gbps 대비 약 1.22배 증가한 수치로, 최대 13Gbps 구현도 가능하다. 단일 스택 기준 삼성전자 HBM4는 메모리 대역폭을 전작 대비 약 2.7배 높여 최대 3.3TB/s로 끌어올렸으며 고객 요구치인 3.0TB/s를 넘어서는 성능을 달성했다.

또한 삼성전자의 HBM4는 12단 적층 기술로 24GB에서 36GB 용량을 제공하며, 고객 제품 일정에 맞춰 16단 적층 기술을 적용해 최대 48GB까지 확장할 예정이다. 단일 다이 용량은 24Gb(3GB)에 해당하며, 8단 적층 시 24GB, 12단 적층 시 36GB, 16단 적층 시 48GB를 지원한다.

데이터 전송 I/O 핀 수가 1024개에서 2048개로 확대되면서 발생하는 전력 소비와 열 집중 문제를 해결하기 위해 코어 다이에 저전력 설계 기술을 도입했다. 코어 다이는 D램을 수직 적층한 핵심 다이이며, HBM은 코어 다이와 컨트롤러 역할을 하는 베이스 다이로 구성된다.

이와 더불어 TSV(실리콘 관통 전극) 데이터 송수신 저전압 설계용 회로와 전력 분배 네트워크(PDN) 최적화를 통해 이전 세대 대비 에너지 효율은 약 40% 개선했고, 열 저항 성능은 약 10%, 방열 특성은 약 30% 향상시켰다. TSV 데이터 송수신 저전압 설계는 입출력 구동회로 전압을 1.1V에서 0.75V로 낮춰 TSV 구동 전력을 약 50% 줄였다.

삼성전자 HBM4는 데이터센터 환경에서 최고 수준의 성능과 안정적인 신뢰성을 동시에 지원한다. 이를 통해 고객사는 GPU 연산 성능을 극대화하면서 서버와 데이터센터의 전력 소비 및 냉각 비용 절감 효과를 기대할 수 있다.

삼성전자는 로직, 메모리, Foundry, 패키징을 아우르는 IDM(Integrated Device Manufacturer) 반도체 업체로, HBM 고도화 시 베이스 다이의 역할이 더욱 중요해질 것으로 보고 있다. 또한 Foundry 공정과 HBM 설계 간 긴밀한 DTCO(Design Technology Co-Optimization) 협업을 통해 품질과 수율 모두를 확보한 고성능 HBM을 지속 개발할 계획이다.

선단 패키징 역량을 자체 보유해 공급망 리스크를 줄이고 생산 리드타임도 단축하는 경쟁력도 갖추고 있다. 글로벌 주요 GPU와 자체 칩 설계·개발을 진행하는 차세대 ASIC 기반 하이퍼스케일러 고객사들로부터 HBM 공급 협력 요청이 지속되고 있으며, 삼성전자는 이들과의 기술 협력을 확대할 예정이다.

삼성전자는 2026년 HBM 매출이 2025년 대비 3배 이상 증가할 것으로 보고 HBM4 생산 능력을 선제적으로 확대 중이다. 업계 최대 수준의 DRAM 생산능력과 선제 인프라 투자로 확보한 클린룸을 바탕으로, HBM 수요 확대 시에도 단기간 내 유연한 대응이 가능한 생산 역량을 보유했다.

2028년부터 가동 예정인 평택사업장 2단지 5라인은 HBM 생산의 주요 거점으로 활용되며, AI 및 데이터센터 중심 중장기 수요 확대 국면에서도 안정적인 공급 대응 역량을 유지할 방침이다.

이와 함께 삼성전자는 HBM4에 이어 HBM4E도 준비 중이며 2026년 하반기에 샘플 출하를 계획하고 있다. HBM4E는 HBM4 기본 구조를 기반으로 동작 속도, 대역폭, 전력 효율을 한층 향상시킨 차세대 고대역폭 메모리다. 2027년부터는 고객별 요구에 맞춘 용량, 속도, 전력 특성, 인터페이스를 반영한 맞춤형(Custom) HBM 샘플링도 순차적으로 시작할 예정이다.

황상준 부사장은 HBM4 양산 과정에서 구축한 1c 공정 기반 품질과 공급 안정성이 향후 HBM4E 및 맞춤형 HBM 등 고부가가치 제품 전환 시 중요한 경쟁 요소가 될 것이라고 언급했다.

★ 네티즌 어워즈 투표하러 가기 ▶
★ 실시간 뉴스속보 - CBC뉴스 텔레그램 ▶
★ CBC뉴스 - gonewsi로 전 세계 타전 ▶