삼성전자, 세계 최초 HBM4 양산 출하

▲삼성전자 HBM4 제품 사진.

삼성전자가 업계 최고 성능의 6세대 고대역폭메모리(HBM4)를 세계 최초로 양산 출하하며 본격적인 HBM4 시장 선점에 나섰다.

12일 삼성전자에 따르면 회사는 HBM4 개발 착수 단계부터 국제반도체표준협의기구(JEDEC) 기준을 상회하는 성능 목표를 설정하고 개발을 추진해왔다. 이번 제품에는 최선단 공정인 1c D램(10나노급 6세대)을 선제적으로 도입해 재설계 없이 양산 초기부터 안정적인 수율과 업계 최고 수준의 성능을 확보했다.

황상준 삼성전자 메모리개발담당 부사장은 “삼성전자 HBM4는 기존에 검증된 공정을 적용하던 전례를 깨고 1c D램과 파운드리 4나노 등 최선단 공정을 적용했다"며 “공정 경쟁력과 설계 개선을 통해 성능 확장을 위한 여력을 충분히 확보함으로써 고객의 성능 상향 요구를 적기에 충족할 수 있었다"고 밝혔다.

삼성전자는 HBM4 기술 경쟁력 강화를 위해 1c D램을 적용하는 한편, 베이스 다이 특성을 고려해 성능과 전력 효율 측면에서 유리한 4나노 공정을 도입했다.

그 결과 HBM4는 JEDEC 업계 표준(8Gbps)을 약 46% 상회하는 11.7Gbps의 동작 속도를 안정적으로 구현했다. 이는 전작 HBM3E(5세대)의 최대 핀 속도 9.6Gbps 대비 약 1.22배 향상된 수치다. 최대 13Gbps까지 구현이 가능해, AI 모델 규모 확대에 따라 심화되는 데이터 병목 현상을 효과적으로 해소할 것으로 기대된다.

단일 스택 기준 총 메모리 대역폭은 전작 HBM3E 대비 약 2.7배 향상된 최대 3.3TB/s에 달한다. 이는 고객사 요구 수준인 3.0TB/s를 웃도는 성능이다.

삼성전자 HBM4는 12단 적층 기술을 통해 24GB~36GB 용량을 제공하며, 고객사 일정에 맞춰 16단 적층 기술을 적용해 최대 48GB까지 확장할 계획이다.

I/O 핀 수가 1024개에서 2048개로 확대되면서 발생할 수 있는 전력 소모와 열 집중 문제를 해결하기 위해 코어 다이에 저전력 설계 기술을 적용했다. 또한 TSV 데이터 송수신 저전압 설계 기술과 전력 분배 네트워크(PDN) 최적화를 통해 전 세대 대비 에너지 효율을 약 40% 개선했다. 열 저항 특성은 약 10%, 방열 특성은 약 30% 향상됐다.

이에 따라 삼성전자 HBM4는 데이터센터 환경에 최적화된 최고 수준의 성능과 안정적인 신뢰성을 동시에 갖췄다. 고객사는 GPU 연산 성능을 극대화하는 동시에 서버 및 데이터센터 단위의 전력 소모와 냉각 비용을 절감하는 효과를 기대할 수 있다.

삼성전자는 △로직 △메모리 △파운드리 △패키징을 아우르는 '원스톱 솔루션'을 제공할 수 있는 세계 유일의 IDM(Integrated Device Manufacturer) 반도체 기업이다.

HBM 고도화로 베이스 다이의 중요성이 커지는 가운데, 삼성전자는 자체 파운드리 공정과 HBM 설계 간 긴밀한 DTCO(Design Technology Co-Optimization) 협업을 통해 품질과 수율을 동시에 확보한 최고 수준의 HBM을 지속 개발할 방침이다. 또한 선단 패키징 역량을 내재화해 공급망 리스크를 최소화하고 생산 리드타임을 단축하는 경쟁력도 갖추고 있다.

글로벌 주요 GPU 기업과 차세대 ASIC 기반 하이퍼스케일러 고객사들로부터 HBM 공급 협력 요청도 이어지고 있다. 삼성전자는 이들과의 기술 협력을 확대해 나갈 계획이다.

회사는 2026년 HBM 매출이 2025년 대비 3배 이상 증가할 것으로 전망하고, HBM4 생산 능력을 선제적으로 확대하고 있다. 업계 최대 수준의 D램 생산능력과 선제적 인프라 투자로 확보한 클린룸을 기반으로 수요 확대 시에도 단기간 내 유연한 대응이 가능하다는 설명이다.

또한 2028년부터 본격 가동될 평택사업장 2단지 5라인은 HBM 생산의 핵심 거점으로 활용될 예정이다.

삼성전자는 HBM4에 이어 HBM4E를 준비 중이며, 2026년 하반기 샘플 출하를 계획하고 있다. 아울러 커스텀 HBM은 2027년부터 고객사별 요구에 맞춰 순차적으로 샘플링을 시작할 예정이다.

HBM4 양산 과정에서 확보한 1c 공정 기반의 품질과 공급 안정성은 향후 HBM4E 및 커스텀 HBM 등 고부가 제품으로의 전환 과정에서도 핵심 경쟁 요소로 작용할 전망이다.

김윤호 기자 kyh81@ekn.kr