삼성 '엔비디아 수주' 400명 투입
'HBM 큰손' 겨냥
반도체 에이스로 TF·개발팀 꾸려
수율 향상에 집중
6일 산업계에 따르면 삼성전자는 현존 최고 성능 HBM인 ‘HBM3E 12단’ 제품을 오는 3분기 엔비디아에 납품하기 위해 최근 100명 규모의 태스크포스(TF)를 조직했다. “HBM의 품질·수율을 올려 납품을 서둘러달라”는 엔비디아의 요청에 따라 이 TF는 수율 향상에 집중적으로 매달리는 것으로 알려졌다. 1차 목표는 이달 엔비디아의 품질 인증 테스트를 통과하는 것이다. 나머지 300여 명은 HBM4 개발팀에 배속됐다. 이들은 이르면 연말께 HBM4 개발을 완료해 내년 엔비디아 문을 두드린다는 계획이다.
황정수 기자 hjs@hankyung.com
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베어드,"메모리시장 초강세 예상"...마이크론 '초과성과"상향
베어드는 “메모리 시장이 향후 1년~1년반동안 전례없이 강한 전망이 예상된다”며 마이크론테크놀로지(MU) 를 중립에서 ‘초과성과’로 상향했다. 목표 주가도 115달러에서 150달러로 높였다. 마이크론은 6일(현지시간) 미국증시 개장전 거래에서 3.7% 상승했다. 마켓워치에 따르면, 베어드는 마이크론 테크놀로지가 DRAM 시장에서 전개되는 강력한 추세를 감안할 때 의미있는 상승 기회를 앞두고 있다고 말했다. 베어드의 분석가 트리스탄 게라는 “메모리 시장에서 향후 12~18개월간 전례없는 강한 전망이 예상된다”고 강조했다. 그는 DRAM 가격이 당초 예상보다 높게 유지되고 있으며 고객들이 DDR5 메모리 제품의 재고를 늘리고 있어 가격이 오르고 있어 이같은 가격추세에서 마이크론이 이점을 누릴 것으로 예상했다. 그는 “향후 몇 분기 동안 DDR4에 비해 DDR5의 15% 가격 프리미엄이 유지될 것"으로 예상했다. 분석가는 또 마이크론이 인공지능(AI)과 관련해 고대역폭 메모리(HBM)에 대한 수요 증가로도 수혜를 입을 것으로 예상했다. 분석가는 고대역폭 메모리가 "과거 낸드(NAND) 진입 초기를 연상시키는, 전례 없는 총 마진 상승 잠재력을 지닌 새로운 슈퍼사이클이 형성되는 것처럼 보인다”고 지적했다. 마이크론의 HBM3E 제품은 60% 이상의 총 마진을 낼 수 있으며 회사는 올해 말까지 시장에서 높은 한 자릿수 점유율을 차지할 수 있다는 예상이다. 분석가는 이제 마이크론을 엔비디아,브로드컴,SMTC 등과 함께 미국 반도체 부문 최고의 선택 중 하나로 보고 있다고 말했다. 마이크론 주가는 이 날 미국 증시 개장전 거래에서 약 3% 상승했다. 이 주식은 올들어 34% 상승하면서 S&P500 가운데 상승률 9위에 올랐다. 김정아 객원기자 kja@hankyung.com
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HBM을 둘러싼 삼성전자와 SK하이닉스의 전장은 조만간 HBM4로 옮겨붙는다. 내년 양산할 예정인 6세대 HBM인 HBM4는 설계부터 제조까지 기존 제품과는 완전히 다른 방식으로 제작된다. 초미세공정이 필요한 만큼 파운드리(반도체 수탁생산) 업체와의 협업은 필수다. 메모리와 파운드리를 다 하는 삼성전자와 ‘SK하이닉스(D램)+대만 TSMC(파운드리)’ 연합군 간 대결로 재편된다는 얘기다.HBM은 맨 밑에 까는 ‘로직 다이(베이스 다이)’와 D램 단품칩을 뜻하는 ‘코어 다이’로 구성된다. 로직 다이는 중앙처리장치(CPU) 같은 프로세서처럼 HBM을 컨트롤하는 역할을 한다. 삼성과 SK는 HBM3E까진 로직 다이를 직접 제조했다. 하지만 로직 다이에 기능을 추가하고 전력 소모도 줄여야 할 필요성이 커지면서 초미세공정에 능한 파운드리의 도움을 받아야 하는 상황이 됐다. SK하이닉스는 세계 최대 파운드리 기업인 TSMC에 러브콜을 보냈고, 삼성전자는 자사 파운드리사업부를 HBM4 개발에 끌어들였다.HBM4에선 적층 공법도 바뀔 가능성이 크다. 지금 나온 HBM은 수직으로 D램 칩을 쌓은 뒤 각 칩에 구멍을 뚫어 ‘실리콘관통전극(TSV)’을 통해 연결하는 구조다. 각 칩의 TSV를 연결하기 위해 ‘솔더볼’(마이크로 범프)을 사용한다. 여기서 중요한 게 솔더볼 간 갭을 채우는 기술이다. 고층 빌딩을 올릴 때 기둥을 잘 세우고 외벽 공사를 튼튼하게 해야 무너지지 않고 열 관리가 잘되는 것과 비슷한 이치다.삼성은 ‘TC NCF 기술’을 쓴다. 칩 사이에 비전도성 접착 필름(NCF)을 넣은 뒤 녹여 연결한다. SK는 ‘MR-MUF 기술’을 활용한다. 여러 층의 D램을 한 번에 포장하는 기술이다. 칩 사이에 액체 형태의 보호재를 한 번에 주입한 뒤 이를 굳혀 칩 간 연결을 강화한다.이런 업체 간 공법 차별성은 곧 사라질 수도 있다. ‘하이브리드 본딩’이 연구되고 있어서다. 솔더볼을 없애고 칩과 칩을 직접 연결해 밀착시키는 기술이다. 기존 공법보다 쉽게 연결하고, 높이도 낮출 수 있다. 하이브리드 본딩이 33% 공간을 더 확보할 수 있다는 연구 결과도 있다.D램을 쌓은 HBM와 GPU를 옆으로 연결하는 2.5D 구조가 3D로 바뀔 것이란 전망도 나온다. GPU 위에 HBM을 쌓는다는 의미다. 이렇게 되면 GPU와 HBM의 거리가 더욱 가까워져 데이터 처리 속도가 빨라진다.황정수 기자 hjs@hankyung.com
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'HBM 전쟁' 총성은 울렸다…삼성, 판 뒤집기 vs SK, 1등 굳히기
“초기 시장에선 이기지 못했지만, 2라운드에선 승리해야 한다.”(경계현 삼성전자 사장)“경쟁력은 한순간에 확보할 수 있는 게 아니다. 하지만 자만하지 않겠다.”(곽노정 SK하이닉스 사장)3분기부터 열리는 ‘5세대 고대역폭메모리’(HBM3E) 시장을 놓고 삼성과 SK가 전열을 가다듬고 있다. HBM3E의 ‘큰손’인 엔비디아의 올해 발주 물량(10조원 이상 추정) 수주전에서 승리하기 위해서다. 삼성과 SK가 똑같은 사양의 HBM 제품을, 똑같은 고객에게, 똑같은 시기에 납품 대결을 벌인 건 이번이 처음이다.승부처는 D램 12개를 쌓아 만든 12단 제품. 현재 두 회사 모두 시제품을 엔비디아에 보내 속칭 ‘퀄 테스트’(quality test·품질 검증)를 받고 있다. 결과는 한두 달이면 나온다. 시장에선 두 회사 모두 엔비디아의 승인을 받을 가능성이 큰 만큼 승패는 얼마나 많은 주문을 따내느냐에 달렸다고 말한다. 물량을 많이 따낸 기업엔 ‘HBM 패권 기업’이란 타이틀이, 상대적으로 수주량이 적은 회사엔 ‘HBM 2등 기업’이란 낙인이 찍힌다는 얘기다. 고부가가치 수주형 제품HBM은 엔비디아의 그래픽처리장치(GPU)와 함께 인공지능(AI) 시대의 ‘슈퍼스타’로 떠오른 반도체다. 이렇게 만든다. 우선 D램 단품을 얇게 깎아 차곡차곡 쌓는다. 그다음 칩을 관통하는 구멍을 수천 개 뚫고 거기에 전도성 물질을 채운다. 이른바 ‘실리콘관통전극(TSV)’ 기술을 활용해 쌓아 올린 D램의 위아래를 전기적으로 연결해 마치 한몸처럼 움직이게 한다. 고층 아파트에 엘리베이터를 설치하는 것과 비슷한 개념이다.D램을 여러 개 쌓은 만큼 대역폭(한 번에 데이터를 보내는 능력)과 저장용량이 일반 D램보다 10배 이상 크다. 그래서 AI 시대 필수품이란 평가를 받는다. AI 가속기(데이터 학습·추론에 특화된 반도체 패키지)의 두뇌 역할을 하는 GPU가 쉼 없이 일할 수 있도록 옆에서 대용량 데이터를 보관했다가 빠르게 보내주는 최적의 파트너다.첨단 공법이 필요한 제품이어서 고객 맞춤형으로 제작한다. 누구나 사다 쓰는 범용제품 중심이던 D램 산업의 틀을 ‘수주형’으로 바꾼 주인공이다.HBM은 당초 AI와 거리가 멀었다. 2010년 게임용 그래픽카드 업체 엔비디아, AMD가 메모리 반도체 기업에 고대역폭 D램을 요청한 게 시작이다. 그래픽카드가 고화질 게임을 소화하려면 대용량 픽셀 데이터를 빠르게 처리해야 하는데, 당시 GPU를 돕는 일반 D램의 성능이 떨어졌기 때문이다.SK는 AMD와 짝을 이뤄 공동 연구를 시작했다. 3년 뒤인 2013년 12월 SK는 첫 HBM을 공개했다. 그 제품을 2015년 6월 리사 수 AMD 최고경영자(CEO)가 세상에 데뷔시켰다. 거기까지였다. 당시 HBM 가격은 그래픽 D램(GDDR)보다 두세 배 비쌌는데, 성능은 그만큼 안 나왔다. AMD는 돈값 못하는 HBM을 그래픽카드에 넣는 걸 포기했다.사장 위기에 내몰린 HBM을 살린 건 엔비디아였다. HBM이 대용량 데이터 처리에 적합하다는 데 주목해 서버용 제품에 적용한 것. 그렇게 2016년 출시한 AI 가속기 ‘테슬라 P100’에 HBM2를 장착했다. 하지만 그때만 해도 AI 가속기 수요는 많지 않았고, HBM은 전체 D램 매출의 5%도 안 되는 비주류 제품이었다. AI 붐에 기사회생한 HBM2022년 말 나온 챗GPT 등 생성형 AI는 반도체 판도를 확 바꿨다. 빅테크들이 앞다퉈 생성 AI 개발에 뛰어들면서 AI 가속기 수요가 폭발적으로 늘었고, 이에 따라 HBM 몸값도 껑충 뛰었다. 당시 최신 HBM은 4세대인 HBM3였다. 대역폭은 초당 819GB로 1세대 HBM(128GB)의 6.4배가 됐다. 당시 HBM3를 제조할 수 있는 업체는 SK뿐이었다. SK는 지난해 HBM3 시장을 90% 이상 가져가며 사실상 독점시장으로 만들었다. HBM3는 일반 D램의 5배 이상이고 이익률은 50% 수준인 것으로 알려졌다. SK하이닉스의 지난 1분기 영업이익(2조8860억원)이 삼성전자 반도체부문(1조9100억원)을 앞설 수 있었던 이유다.삼성은 뒤늦게 HBM3 양산에 들어갔지만, 벽은 높았다. 엔비디아와 SK가 단단하게 구축한 ‘HBM 동맹’은 아무리 흔들어도 쉽게 깨지지 않았다. 삼성은 일반 서버 등에 들어가는 HBM2 등 저가 제품으로 명맥을 이어가는 데 만족해야 했다. 젠슨 황 “HBM3E 12단 서둘러 달라”삼성이 HBM3E 12단 제품에 회사 역량을 집중하는 이유다. HBM3E는 대역폭을 초당 1180~1280GB까지 끌어올린 제품이다. 사실상 동일한 조건에서 SK와 승부하는 만큼 충분히 승산이 있다는 게 삼성의 생각이다. 엔비디아가 HBM 납품처를 늘리려는 움직임을 보이는 것도 삼성에 호재다.삼성은 지난 2월 업계 최대 용량인 36GB HBM3E 12단 제품을 세계 최초로 개발했다. HBM3 8단보다 AI 학습 훈련 속도를 평균 34% 높일 수 있는 제품이다. 현재 진행 중인 엔비디아 테스트를 통과하면 3분기에는 납품이 성사될 것으로 업계는 내다보고 있다. SK 역시 이달 샘플을 보낸 뒤 3분기 12단 제품 공급에 나선다는 계획이다.두 회사가 이 제품에 목을 매는 건 엔비디아의 차세대 AI 가속기 B200, GB200에 장착될 가능성이 크기 때문이다. 이들 제품은 현재 주력 제품인 H100 대비 성능이 최대 30배 향상된 차세대 핵심 AI 가속기다. H100과 H200에는 HBM3가 각각 4개, 6개 장착됐는데, B200에는 HBM3E 8단 8개가 들어간다. B200과 GB200의 업그레이드 버전엔 HBM3E 12단이 8개 이상 들어갈 가능성이 크다. 올해 HBM 시장 규모가 지난해(43억달러)보다 네 배 늘어난 169억달러(약 24조원)에 이를 것으로 예상되는 이유다. 2030년께는 HBM 시장 규모가 50조원까지 커질 것이란 전망도 나온다.젠슨 황 엔비디아 CEO는 삼성과 SK의 경쟁을 부추기며 이른 납품을 주문한 것으로 알려졌다. 몇 달 뒤면 삼성이 판을 뒤집을지, SK가 1등 자리를 굳힐지가 판가름 난다.황정수 기자 hjs@hankyung.com
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