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[타이베이(대만)=이데일리 조민정 김정남 기자] “6세대 고대역폭메모리(HBM)인 HBM4를 사용할 것입니다.”
인공지능(AI) 칩 선두주자인 엔비디아 젠슨 황 최고경영자(CEO)의 이 한 마디에 글로벌 반도체업계가 또 들썩이고 있다. 엔비디아가 차세대 그래픽저장장치(GPU) ‘루빈’ 출시를 예고하며 HBM4 탑재를 거론하자, HBM 시장을 주도하는 삼성전자(005930)와 SK하이닉스(000660)의 경쟁구도가 격화할 조짐이다. 더 나아가 세계 최대 파운드리(반도체 위탁생산) TSMC 등까지 엮여 반도체 생태계 전반이 영향을 받을 것으로 보인다.
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젠슨 황 “루빈에 HBM4 탑재” 첫 공개
젠슨 황 엔비디아 CEO는 지난 2일(현지시간) 대만 타이베이 국립대만대에서 열린 글로벌 IT 전시회 ‘컴퓨텍스 2024’에서 기조연설을 통해 AI 가속기 ‘블랙웰’의 뒤를 잇는 루빈을 공개하면서 “오는 2026년 출시할 계획”이라며 “루빈 플랫폼은 6세대 HBM4를 사용할 것”이라고 말했다. AI 가속기는 AI 작동을 위한 두뇌 역할을 하는 GPU와 GPU의 속도와 성능을 높여줄 HBM을 묶은 제품을 말한다. GPU 시장을 장악한 엔비디아의 새로운 플랫폼에 맞춰 HBM 생산업체들이 따라가고 있는 구조다.
황 CEO는 루빈 플랫폼의 구체적인 라인업과 적용할 HBM4의 단수 등은 밝히지 않았다. 기본 제품인 루빈에는 HBM4 8개를, 고성능 버전인 루빈 울트라에는 HBM4 12개를 각각 적용할 계획인 정도만 알려졌다.
현재 삼성전자와 SK하이닉스, 마이크론이 개발을 마친 HBM은 5세대 HBM3E다. HBM4는 모두 현재 개발 중이다. 그런데 황 CEO가 차세대 칩의 HBM4 탑재 여부를 처음 공개하면서 세 업체간 경쟁구도는 더 격화할 것으로 보인다.
업계에 따르면 6세대 HBM4의 가장 큰 특징은 ‘베이스 다이’(Base Die)라고 불리는 HBM 1층 받침대의 역할 변화다. HBM은 1층 베이스 다이 위에 D램을 여러 단 쌓은 뒤 미세한 구멍을 뚫어 연결해 만든 제품이다. 현재 AI 가속기는 GPU와 HBM을 바로 옆에 수평으로 붙이는 패키징 기법을 쓰고 있다. 이때 베이스 다이는 말 그대로 받침대 역할을 한다.
그러나 6세대 HBM4의 경우 GPU 위에 수직으로 올라가는 패키징 기법을 도입한다. GPU(로직)와 HBM(메모리)이 사실상 한몸이 되는 것이다. 이때 베이스 다이는 5세대 때와는 달리 약간의 연산을 직접하는 식으로 진화할 것으로 전해졌다. 반도체업계 한 인사는 “6세대 패키징 기법이 바뀌는 것은 GPU와 HBM 사이에서 데이터가 오가는 속도와 효율을 더 높이겠다는 의미”라고 말했다.
HBM4 ‘베이스다이’ 진화에 업계 들썩
베이스 다이의 진화는 HBM 시장을 뒤흔들 수 있다는 게 업계 관측이다. 무엇보다 SK하이닉스의 HBM 전략이 크게 달라진다. SK하이닉스는 5세대까지는 베이스 다이를 비롯해 HBM의 모든 부분을 직접 만들었는데, GPU와 HBM이 하나로 합쳐지는 6세대부터는 베이스 다이의 성능 개선을 위해 TSMC와 협업하기로 했다. 업계 관계자는 “TSMC의 로직 반도체 초미세 선단 공정을 활용하겠다는 것”이라며 “(같은 대만계인) TSMC와 엔비디아의 협력 구도에 합류해 HBM 승기를 굳히겠다는 전략도 있다”고 했다.
다만 SK하이닉스 입장에서는 고민 역시 없지 않다. 장기적으로 HBM 시장에서 TSMC의 목소리가 커지면 끌려다닐 수 있는 탓이다. 업계에서는 초미세 공정 생산이 가능한 파운드리가 TSMC와 삼성전자밖에 없기 때문에 애초 SK하이닉스의 선택지 자체가 없었다는 분석이 적지 않다.
SK하이닉스의 상황은 반대로 삼성전자에 도전이자 기회다. 종합반도체기업 삼성전자는 일부 연산이 가능한 베이스 다이를 직접 만들 능력을 갖고 있다. 삼성만이 가진 ‘턴키’ 역량을 보일 절호의 찬스라는 게 업계 평가다. 삼성전자는 이미 HBM 전담팀을 꾸리며 판 뒤집기를 벼르고 있다. 문제는 엔비디아-TSMC-SK하이닉스로 이어지는 강력한 AI 가속기 동맹을 어떻게 깰 수 있을 지다. 그 중심에는 엔비디아의 제품과 SK하이닉스의 제품을 도맡아 위탁 생산하는 TSMC가 있다.
재계 한 고위인사는 “삼성전자 입장에서 TSMC는 어차피 넘어야 하는 산”이라며 “삼성의 새 반도체 수장인 ‘전영현 리더십’의 가장 중요한 과제 중 하나가 HBM4 대응이 될 것”이라고 했다.
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AMD, 코드명 ‘튜린’ 새 프로세서 선봬
한편 엔비디아에 이은 GPU 2위 AMD도 AI 칩 청사진을 선보였다. 리사 수 AMD CEO는 3일 타이베이 난강전시관에서 열린 컴퓨텍스 2024 기조연설에서 “AI는 우리의 최우선 과제”라며 코드명 ‘튜린’(Turin)으로 불리는 5세대 AMD 에픽(EPYC) 프로세서 제품군을 올해 하반기 출시할 예정이라고 밝혔다.
AMD는 이날 데이터센터에서 PC까지 AI 인프라를 지원하는 중앙처리장치(CPU), 신경망처리장치(NPU), GPU 아키텍처를 공개했다. 수 CEO는 “마이크로소프트, HP, 레노버, 에이수스 등과 함께 차세대 라이젠(Ryzen) 데스크톱·노트북 프로세서를 출시할 것”이라고 했다. 그는 또 “AMD의 인스팅트 AI 가속기의 새로운 연간 주기를 발표하게 돼 자랑스럽다”고 했다.
