삼성의 반격…업계 첫 '12단 HBM3E' 개발

같은 두께로 12단까지 적층
8단 HBM3보다 성능·용량 50%↑
"상반기 양산…주도권 탈환할 것"

세계 메모리 반도체 업계 3위인 마이크론의 공격에 1위 삼성전자가 반격에 나섰다. 무기는 업계 최대 용량의 인공지능(AI)용 D램인 ‘12단 36GB(기가바이트) HBM3E(5세대 고대역폭메모리·사진)’다. 삼성전자의 특기인 기술력과 생산 능력을 앞세워 차세대 제품인 ‘HBM3E 납품 경쟁’에서 주도권을 잡겠다는 포석으로 분석된다.

삼성전자는 27일 “24Gb(기가비트) D램 칩을 12단까지 적층해 업계 최대 용량인 36GB HBM3E 12단 제품을 구현했다”고 밝혔다. 전작인 8단 HBM3보다 성능과 용량이 50% 이상 개선됐다고 설명했다. 차세대 D램 적층 기술과 양산 능력을 토대로 차세대 HBM 시장에선 먼저 치고 나가겠다는 전략이다.

HBM 양산 공정은 칩을 더 높게 쌓으면서 크기를 작게 하는 게 핵심 기술이다. 삼성전자의 12단 HBM3E는 초당 최대 1280GB의 대역폭과 현존 최대 용량인 36GB를 제공한다. 초고화질 영화 230편에 이르는 데이터를 1초 만에 처리할 수 있는 것으로 알려졌다. 단수가 높아졌지만 제품 높이는 전작과 똑같다. 단수 증가로 인해 칩 두께가 얇아지면서 발생하는 휘어짐 현상을 최소화할 수 있는 자체 기술 ‘어드밴스트 TC NCF(열압착 비전도성 접착 필름)’를 적용한 덕분이다.

이 제품을 엔비디아의 AI가속기에 탑재하면 그래픽처리장치(GPU) 사용량이 줄어든다. 그런 만큼 기업의 비용 부담도 감소한다. 8단 HBM3를 탑재할 때보다 평균 34% AI 학습 훈련 속도가 향상되고, 추론의 경우 최대 11.5배 많은 AI 사용자 서비스가 가능하다는 게 회사 측의 설명이다.

삼성전자는 ‘초격차 전략’으로 HBM3E 시장부터는 주도권을 되찾겠다는 계획이다. AI 반도체의 핵심 부품인 HBM은 생성형 AI 열풍으로 수요가 폭증하고 있지만 SK하이닉스가 시장의 50% 이상을 차지하고 있다. 삼성은 이 시장을 되찾기 위해 올해 HBM 공급 역량을 작년 대비 2.5배 이상 늘리기로 했다. 차세대 제품인 HBM4(6세대 HBM)도 2026년 양산을 목표로 개발하고 있다.

SK하이닉스, 마이크론도 12단 적층 HBM3E 개발에 들어갔다. SK하이닉스는 상반기 개발을 목표로 하고 있고, 마이크론은 다음달 시제품을 고객사에 제공한다는 계획이다. 3사 모두 양산 시기가 비슷할 것으로 예상돼 앞으로 고객 확보를 위한 치열한 쟁탈전이 벌어질 전망이다.

김채연 기자 why29@hankyung.com