차세대 HBM 대전 ‘진검승부’…삼성 ‘HBM4E’ 선공 vs SK ‘HBM5’ 맞불 - CEO스코어데일리

AI(인공지능) 열풍에 힘입어 ‘반도체 슈퍼 사이클’의 최대 수혜주로 부상한 삼성전자와 SK하이닉스가 첨단 AI 메모리 주도권을 거머쥐기 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 삼성은 올해 초 7세대 HBM(고대역폭메모리)인 ‘HBM4E’의 실물을 공개하며 차세대 HBM 패권을 선점하는 데 성공했다. 이에 뒤질세라 SK는 ‘하이브리드 본딩’ 기술을 선제적으로 도입해 2029년께 8세대 HBM인 ‘HBM5’를 출시한다는 포부를 내비쳤다. 9일 시장조사업체 카운터포인트리서치에 따르면 SK하이닉스는 글로벌 반도체 제조 장비 업체 어플라이드머티리얼즈(AMAT) 및 BE세미컨덕터인더스트리즈(BESI)와 손잡고 하이브리드 본딩 장비 도입을 추진하고 있다. 하이브리드 본딩은 칩들을 쌓을 때 중간에 ‘마이크로 범프(전도성 돌기)’를 넣지 않고 구리와 구리를 직접 붙이는 첨단 패키징 기술이다. 칩 간 간격을 최소화해 전체 두께를 획기적으로 줄일 수 있는데다 데이터 전송 속도와 방열 성능도 크게 향상시킨다. 이에 차세대 AI 메모리를 제조하는 데 없어선 안 될 핵심 기술로 주목 받고 있다. 이러한 흐름을 선제적으로 읽은 SK하이닉스는 하이브리드 본딩 기술을 통해 첨단 HBM 리더십을 굳건히 하는 데 방점을 찍었다. 이와 관련해 카운터포인트리서치는 “SK하이닉스는 AMAT와 BESI의 통합 솔루션을 조기에 도입함으로써 향후 대역폭, 지연 시간, 전력, 속도 등 다양한 성능 요구를 충족할 수 있는 전략적 우위를 확보하려 한다”고 설명했다. 그러면서 “SK는 AMAT의 공정 모듈 기술과 BESI의 하이브리드 본더 기술을 결합해 고용량 칩 생산에 필요한 안정성과 일관성을 확보하기 위한 필수 기반을 구축할 것이다”고 내다 봤다. SK하이닉스가 첨단 반도체 제조 장비 도입을 서두르고 있는 것은 글로벌 HBM 시장 1위 자리를 조만간 경쟁사에 내줄 지도 모른다는 위기감 때문이다. 시장조사업체 카운터포인트리서치에 따르면 지난해 4분기 SK하이닉스의 HBM 시장 점유율은 57%로, 선두를 달렸다. 삼성전자는 22%로, 2위에 랭크됐다. 이에 SK·삼성 간 점유율 격차는 무려 35%p나 됐다. 그러나 최근 삼성 반도체는 첨단 칩 역량을 빠르게 제고하며 글로벌 시장에서의 위상을 높여 나가고 있다. 특히 차세대 AI 메모리 분야에서 독보적인 경쟁력을 뽐내며, ‘HBM 1등’ SK보다 먼저 세계 최초로 6세대 HBM인 ‘HBM4’를 양산 출하했다. 삼성 반도체는 HBM4 개발 착수 때부터 국제반도체표준협의기구(JEDEC) 표준을 능가하는 성능을 목표로 설정했다. 이에 따라 최선단 공정 1c(10나노급 6세대) D램을 선제적으로 도입했다. 또 HBM 적층 구조 하단에서 전력·신호를 제어하는 기반 칩인 베이스 다이의 특성을 고려해 성능과 전력 효율 측면에서 유리한 파운드리 4나노 공정을 적용했다. 그 결과, 삼성 HBM4는 JEDEC 업계 표준인 8Gbps를 약 46% 상회하는 11.7Gbps의 동작 속도를 확보하며, HBM4 성능의 새로운 기준을 제시했다. 이는 이전 세대인 HBM3E의 최대 속도 9.6Gbps 대비 약 1.22배 향상된 수치다. 여기에 최대 13Gbps까지 구현할 수 있어 AI 모델 규모가 커질수록 심화하는 데이터 병목을 효과적으로 해소했다. 이뿐만 아니다. 7세대 HBM4E 분야도 빠르게 선점해 나가고 있다. 삼성전자는 지난달 16일부터 19일까지 나흘 간 미국 캘리포니아주 새너제이에서 열린 ‘GTC 2026’에 참가했다. 이번 GTC에서 삼성은 별도의 전시 공간인 ‘HBM4 Hero Wall’을 마련하고, HBM4E 실물 제품과 코어 다이 웨이퍼를 최초로 공개했다. 지난 2월 업계 최고 성능의 HBM4를 세계 최초로 양산 출하한지 불과 한달 만에 차세대 HBM의 실물 제품을 전 세계에 선보인 것이다. 올 하반기 샘플 출하 예정인 삼성 HBM4E는 핀당 16Gbps의 전송 속도와 초당 4.0TB의 대역폭을 지원할 것으로 보인다. 이는 최신 제품인 HBM4의 핀당 13Gbps의 전송 속도와 초당 3.3TB의 대역폭을 크게 웃도는 수준이다. 삼성전자 관계자는 “첨단 HBM4E는 메모리와 파운드리, 로직 설계 역량, 그리고 첨단 패키징 기술 등 DS(디바이스솔루션) 부문 내 모든 역량이 결집된 제품이다”고 설명했다. 삼성이 HBM4, HBM4E 등 차세대 AI 메모리 분야에서 빠르게 약진하면서, 글로벌 시장을 선도해 온 SK의 위상에도 적잖은 흠집이 생겼다. 그간 SK하이닉스는 HBM4 경쟁에서 가장 앞서 있다는 평가를 받아 왔다. SK는 지난해 하반기 HBM4 12단 제품을 본격 양산하겠다는 목표 아래, 같은해 3월 세계 최초로 주요 고객사에 HBM4 12단 샘플 공급을 완료했다. SK HBM4는 핵심 파트너인 엔비디아가 요구하는 성능을 구현한 것으로 평가 받았다. SK하이닉스 관계자는 “세계 최고 수준의 데이터 처리 속도와 전력 효율을 실현했다”고 강조했다. SK HBM4에 대한 평가 또한 압도적이었다. 젠슨 황 엔비디아 CEO(최고경영자)는 지난해 5월 대만에서 열린 ‘컴퓨텍스 2025’에 마련된 SK하이닉스 전시 부스를 방문해 “HBM4를 잘 지원해 달라”고 언급한 바 있다. 이후 SK는 올 1월 미국 라스베이거스에서 열린 ‘CES 2026’에서 HBM4 16단 48GB를 최초로 공개하며 기술 우위를 다시 한번 증명하기도 했다. 해당 HBM 제품은 업계 최고 속도인 11.7Gbps를 구현한 HBM4 12단 36GB의 후속 모델로, 고객사 일정에 맞춰 개발이 순조롭게 진행되고 있는 것으로 전해졌다. 그러나 SK하이닉스가 언제쯤 엔비디아에 HBM4 최종 제품을 전달할지는 여전히 공개되지 않고 있다. 그러는 사이 SK하이닉스에 밀려났던 삼성전자가 기술 초격차 전략을 바탕으로 차세대 HBM 시장을 선점하는 데 성공했다. 머지않아 HBM4와 HBM4E 시장이 개화할 예정인 가운데, 첨단 AI 메모리 경쟁에서 선두를 달리고 있는 삼성이 최대 수혜주가 될 공산이 커졌다. 상황이 이렇다보니 SK는 사태의 위중함을 느끼고, 8세대 HBM5를 앞세워 글로벌 선두 주자로서의 지위를 수성하겠다는 목표를 설정한 것으로 보인다. 그리고 이를 달성하기 위한 방안으로 핵심 반도체 제조 장비인 하이브리드 본딩 통합 솔루션을 전격 도입키로 결정했다. HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 적층해 데이터 처리 속도를 높인 AI 메모리다. 현재까지는 칩 사이에 마이크로 범프를 넣고, 이를 눌러 붙이는 방식을 주로 사용해 왔다. 그러나 칩 수가 많아질수록 마이크로 범프가 차지하는 공간 때문에 HBM의 전체 높이가 높아지고, 신호 전달 효율이 떨어지는 병목 현상이 발생하기 시작했다. 이에 두께가 얇으면서도 고도화된 성능을 구현하는 첨단 HBM5를 제조하기 위해선 하이브리드 본딩 기술로의 전환이 필수로 여겨진다. 하이브리드 본딩의 핵심 공정은 ‘화학적 기계적 평탄화(CMP)’다. 칩을 직접 맞붙여야 하는 만큼 표면이 원자 수준으로 매끄러워야 하기 때문이다. 아주 작은 오염이나 표면의 미세한 굴곡도 수율 저하로 직결된다. SK하이닉스는 AMAT와 BESI의 하이브리드 본딩 통합 솔루션이 CMP 공정 등 HBM5 제조 과정에 최적화된 기술·장비로 판단하고, 선제적 도입을 추진하고 나섰다. 이를 두고 카운터포인트리서치는 SK하이닉스가 차세대 AI GPU(그래픽처리장치) 출시 시기에 맞춰 오는 2029년께 HBM5를 출시할 것으로 분석했다. 카운터포인트리서치는 “SK하이닉스는 AMAT와 BESI로부터 하이브리드 본딩 장비를 도입해 차세대 HBM 제조의 핵심 과제를 해결하는 동시에, 나날이 고도화하는 성능을 충족할 것으로 보인다”며 “HBM 분야의 리더십을 유지하는 데 전략적 우위를 확보함으로써 매출 성장과 시장 점유율 확대를 추진해 나갈 것이다”고 말했다. [CEO스코어데일리 / 오창영 기자 / [email protected]] 댓글 [ 300자 이내 / 현재: 0자 ] 현재 총 0개의 댓글이 있습니다.