HBM4 공급 임박…삼성·SK '기술' 주도권 경쟁 치열

[이데일리 조민정 기자] 6세대 고대역폭메모리 HBM4 공급이 임박하며 삼성전자(005930)와 SK하이닉스(000660)의 주도권 선점 경쟁이 격화하고 있다. 대표적인 인공지능(AI) 반도체인 만큼 기술력으로 승부를 보겠다는 전략이다. ‘큰손’ 엔비디아에 사실상 독점 공급 중인 SK하이닉스는 양산 체제 구축을 완료하는가 하면, 삼성전자는 차세대 공정으로 반격을 준비하고 있다.

SK하이닉스 HBM4.(사진=SK하이닉스)

14일 업계에 따르면 SK하이닉스는 HBM4 개발을 성공적으로 마무리하고 양산 체제를 세계 최초로 구축했다고 밝혔다. 고객사가 주문을 넣기만 하면 대량 양산이 가능하다는 의미다. SK하이닉스 HBM4의 고객사 인증 단계가 마무리에 접어들면서 공급이 임박했다는 전망이 나오는 이유다. HBM 후발 주자인 삼성전자 또한 양산 준비를 마친 것으로 전해졌다.

두 회사는 각자의 HBM4 성능에 집중해 고객사 사로잡기에 주력하고 있다. 주요 고객사인 엔비디아가 메모리 기업에 더 높은 조건의 전력 소모 감소와 속도 향상을 요구하면서 기술력이 주요 요점으로 떠올라서다. 이 때문에 미국 마이크론은 HBM3E에서 시장 입지를 강화했음에도 HBM4 개발과 양산에서 상대적으로 어려움을 겪고 있는 것으로 알려졌다.

SK하이닉스의 HBM4는 5세대(1b) D램 기술을 기반으로 대만 파운드리(반도체 위탁생산) 1위 TSMC의 12㎚(나노미터, 10억분의 1) 공정을 활용해 만든다. 대역폭은 2배로 확대하고 전력 효율을 40% 이상 끌어올리며, 10Gbps(초당 10기가비트) 이상의 동작 속도를 구현한다. 국제반도체표준화기구(JEDEC) 표준 동작 속도인 8Gbps를 크게 뛰어넘는 수준이다. SK하이닉스는 “고객사들은 HBM4를 활용해 AI 서비스 성능을 최대 69%까지 향상시킬 수 있다”고 설명했다.

삼성전자는 한 세대 앞선 6세대(1c) D램 공정과 4나노 파운드리 공정을 동시에 적용해 양산한다는 전략이다. D램과 하단 로직 다이 모두에 초미세 공정을 사용한 것은 현재 유일한 공정 조합이다. 4나노 파운드리 공정을 쓴 로직 다이는 인터페이스 속도나 신호 무결성, 병목 현상 해소 등에서 장점을 가진다. 데이터 처리 속도는 최대 11Gbps에 달하는 것으로 전해졌다.

HBM의 핵심 기술은 바로 ‘패키징’이다. 말 그대로 칩을 포장하는 과정이다. SK하이닉스는 독자 개발 기술인 MR-MUF(대량 칩 접합 몰딩 방식)를, 삼성전자는 TC-NCF(열 압착 비전도성 필름)를 활용한다. MR-MUF는 기존 공정보다 칩을 쌓을 때 가해지는 압력을 줄이고, 휨 현상 제어도 향상시킨 기술이다.

남은 건 엔비디아의 ‘퀄(인증) 테스트 통과’ 소식이다. 현재 메모리 3사는 모두 엔비디아에 HBM4 샘플을 보내 테스트를 진행하고 있다. SK하이닉스가 세계 최초로 지난 3월, 미국 마이크론이 지난 6월, 삼성전자가 지난 7월에 각각 샘플을 공급했다. 기존 후공정 기술이 중요한 상황에서 업계는 SK하이닉스가 HBM4에서도 주요 공급사 지위를 유지할 것으로 내다보고 있다.

김동원 KB증권 연구원은 “삼성전자가 1c D램 기반의 HBM4 생산 수율을 안정적으로 달성한다면 내년 HBM 공급량은 큰 폭의 증가세를 보일 것”이라고 전망했다. 업계 관계자는 “최신 공정을 적용하면서 삼성전자의 퀄 테스트도 순항하고 있다”고 설명했다.