또 한발 치고나갔다…'시장 주류' 12단 HBM3E 첫 양산 나선 SK

[이데일리 김소연 기자] SK하이닉스(000660)가 고대역폭메모리(HBM) 최대 용량인 36기가바이트(GB)를 구현한 HBM3E 12단 신제품을 세계 최초로 양산하기 시작했다. 이를 통해 메모리 업계 경쟁사인 삼성전자, 미국 마이크론과의 격차를 더 벌리는 모양새다. 인공지능(AI) 메모리 시장 내에서 HBM 비중이 커지는 가운데 업계 내 치열한 경쟁이 벌어질 전망이다.

◇“AI 메모리 리더십”…기술 자신감 강조

SK하이닉스는 2013년 세계 최초로 1세대 HBM1을 출시한 데 이어 5세대인 HBM3E까지 전 세대 라인업을 개발, AI 기업 눈높이에 맞춘 12단 신제품을 가장 먼저 양산했다고 밝혔다. HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 쌓아 만든 칩이다. 기존 D램보다 데이터 처리 속도를 끌어올린 고부가가치 제품이다. 이번 신제품은 AI 메모리에 필수적인 속도, 용량, 안정성 등에서 세계 최고 수준을 충족시켰다고 회사 측은 설명했다.

SK하이닉스가 세계 최초로 양산하기 시작한 HBM3E 12단 신제품.(사진=SK하이닉스)

SK하이닉스는 지난 3월 HBM3E 8단 제품을 업체 최초로 AI 반도체 시장 ‘큰 손’ 엔비디아에 납품했다. 그 이후 6개월 만에 또 12단 제품에서 앞서가면서 기술력을 입증했다. SK하이닉스-TSMC-엔비디아로 이어지는 HBM ‘삼각 동맹’은 더 강화될 것으로 관측된다. SK하이닉스는 지난 25일 TSMC가 개최하는 ‘오픈 이노베이션 플랫폼(OIP) 포럼’에 참가해 AI 메모리 솔루션을 선보이며, 파트너십을 강조하기도 했다.

SK하이닉스는 이번 제품의 동작 속도를 현존 메모리 최고 속도인 9.6Gbps로 높였다. 이 제품 4개를 탑재한 단일 그래픽처리장치(GPU)로 거대언어모델(LLM)인 ‘라마3 70B’를 구동하면 700억개의 전체 파라미터를 초당 35번 읽어낼 수 있는 수준의 속도다. 기존 8단 제품과 같은 두께로 3GB D램 단품 칩을 기존보다 40% 얇게 만들고, 실리콘관통전극(TSV) 기술을 활용해 수직으로 쌓았다.

여기에서 얇아진 칩을 더 높이 쌓을 때 생기는 구조적 문제까지 해결했다. SK하이닉스는 자사 핵심 기술인 어드밴스드 MR-MUF 공정을 이번 제품에 적용해 전 세대보다 방열 성능을 10% 높였고, 강화된 휨 현상 제어를 통해 제품의 안정성과 신뢰성을 확보했다고 강조했다.

SK하이닉스가 12단 제품 양산 성공을 알리면서 제품의 신뢰도는 더 높아졌다는 점이 엿보인다. 12단으로 쌓고 패키징하는 과정에서 발생할 수 있는 신뢰도 문제, 수율 등도 해결한 것으로 풀이된다.

◇‘메모리 겨울’ 기우…“수요 이어질 것”

SK하이닉스는 이를 통해 추후 AI 메모리 주도권을 강하게 가져갈 것이라는 관측이 나온다. 삼성전자(005930)와 마이크론은 엔비디아에 HBM3E 12단 제품을 퀄 테스트(품질 검증)를 진행 중이다. SK하이닉스가 5세대 HBM3E을 통해서는 실적 수혜를 가장 크게 받을 것으로 보인다. 추후 엔비디아 제품에도 SK하이닉스의 12단 제품이 우선 채택될 게 유력하다.

SK하이닉스의 이날 발표는 마이크론이 어닝 서프라이즈를 보인 것과 맞물려 더 관심이 모아진다. 최근 모건스탠리 보고서를 시작으로 일각에서 제기된 ‘메모리 겨울’에 대한 우려를 잠재우는 결과다. AI 슈퍼 사이클이 여전히 유효하다는 뜻이다. 이는 곧 HBM 리더십이 메모리 기업의 성패를 가를 수 있다는 해석이 가능하다.

이와 함께 6세대 HBM4에 대한 관심도 커지고 있다. SK하이닉스는 HBM4 12단을 내년 하반기 양산하고, 2026년에 HBM4 16단의 수요가 발생하리라 예상했다. 삼성전자도 HBM4를 내년 개발을 완료한 이후 출하를 목표로 하고 있다. HBM3E 이후 HBM4를 둘러싼 치열한 경쟁이 펼쳐질 전망이다.

이규복 한국전자기술연구원(KETI) 연구부원장은 “앞으로 모바일, 자동차 등에서도 HBM 수요가 발생할 것”이라며 “메모리 업체들이 HBM 시장에서 벌이는 경쟁은 더 치열해질 것”이라고 했다. 그는 “HBM 수요가 세계 경기 흐름과 맞물리면서 성장 속도가 둔화할 수는 있어도 데이터센터 등의 수요가 끝났다는 것은 과도한 해석”이라고 지적했다.