삼성전자(005930) 가 인공지능(AI) 인프라의 핵심 반도체인 고대역폭메모리(HBM) 기술 개발 독주 체제를 굳히고 있다. 올 2월 업계 최초로 6세대 HBM(HBM4) 양산에 돌입한 데 이어 세계 최초로 7세대 HBM4E 샘플까지 출하하며 경쟁사들과 기술 격차를 벌리고 있다. 삼성전자가 메모리, 파운드리(반도체 위탁 생산), 패키징을 아우르는 수직 계열화로 HBM 시장의 흐름을 주도하고 있다는 평가가 나온다.
29일 삼성전자는 HBM4E 12단 샘플을 글로벌 고객사에 세계 최초로 공급했다고 밝혔다. 삼성전자는 이번 납품을 통해 올해 하반기로 예정됐던 샘플 출하 시점을 반년 앞당겼다. SK하이닉스(000660) 와 마이크론 등 경쟁사들이 올 하반기 샘플 공급을 예고한 점을 감안하면 삼성전자의 기술 개발 속도가 약 6개월 앞선 것이다.
황상준 삼성전자 메모리 사업부 개발담당 부사장은 “HBM4 양산 성공에 이어 차세대 HBM4E 샘플 공급까지 차질 없이 완수하며 삼성전자의 독보적인 기술 리더십을 시장에 확실히 각인시켰다”며 “앞으로도 압도적인 기술 초격차와 선제적인 생산 시설 투자를 바탕으로 글로벌 AI 메모리 시장의 성장을 강력하게 주도할 것”이라고 강조했다.
삼성전자가 이달 출하한 HBM4E 12단 제품 샘플은 설계·공정 최적화를 통해 HBM4보다 성능을 한층 끌어올렸다. HBM4E는 △14~16Gbps(기가비트)의 핀당 동작 속도 구현 △단일 층 기준 초당 3.6TB(테라바이트)의 대역폭 △48GB(기가바이트)의 용량 등을 갖췄다. 동작 속도는 HBM4에 비해 20% 향상됐고 대역폭은 9%, 용량은 30% 증가했다. 삼성전자는 “HBM4E는 저전력 설계와 패키징 구조 최적화를 통해 HBM4 대비 에너지효율이 16% 늘어나고 열저항 특성은 14% 이상 크게 개선됐다”고 밝혔다.
업계는 삼성전자가 HBM 분야에서 성능과 개발 속도를 높이는 배경에 메모리·파운드리·첨단 패키징을 아우르는 ‘턴키(Turn-key)’ 솔루션이 있다고 본다. 삼성전자는 메모리 사업부의 6세대(1c) D램 공정을 적용해 HBM용 코어(메모리) 다이를 제작하고, 파운드리 사업부의 고수율 4㎚(나노미터·10억분의 1m) 공정으로 베이스(로직) 다이를 생산했다. 여기에 테스트&패키징(TSP) 총괄의 성숙화된 시스템인패키지(SiP) 기술까지 더해 제품 완성도를 끌어올렸다. 특히 하드웨어 설계에만 머무르지 않고 HBM 개발 속도를 높이는 ‘소프트웨어 개발 키트(SDK)’까지 독자적으로 갖추며 개발 기간을 단축한 것으로 알려졌다.
삼성전자는 HBM4E 샘플 출하를 시작으로 양산 제품 공급에 속도를 낼 계획이다. HBM4E의 핵심 무대는 엔비디아가 내년 하반기 출시할 차세대 그래픽처리장치(GPU) ‘루빈 울트라’다. 루빈 울트라는 패키지 구조를 혁신해 HBM 장착 공간을 기존 8개에서 16개로 두 배 늘렸다. 시장에서는 루빈 울트라가 내년 주요 제품으로 자리 잡을 경우 HBM4E 기술을 선점한 삼성전자의 매출이 폭발적으로 성장할 것이라는 분석이 나온다. 반도체 업계 관계자는 “2028년까지 HBM의 총유효시장(TAM) 규모가 매년 90%씩 커질 것으로 관측된다”며 “HBM4E는 HBM4에 비해 프리미엄이 붙어 가격이 두 배에 달해 삼성전자의 매출이 크게 늘어날 수 있다”고 설명했다.