AI 수요 폭증…삼성전자, '고성능 메모리칩' 더 늘린다

[서울=뉴시스]이인준 기자 = 메모리 산업의 전례 없는 '수요 부진'에도 불구, 반도체 업계에 차세대 D램인 '고대역폭메모리(HBM)' 개발 경쟁이 치열하다. 아직 시장 초기인 HBM은 SK하이닉스가 근소한 차이로 업계 1위이지만 삼성전자가 올 하반기 신제품을 출시하며 적극 공세에 나설 전망이다.

26일 업계에 따르면 HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 연결해 기존 D램보다 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고성능 제품이다. 대만 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 지난해 글로벌 HBM 시장 점유율은 SK하이닉스 50%, 삼성전자 40%, 미국 마이크론 10% 순이다.

SK하이닉스는 업계 1위로 다수의 글로벌 고객사에 HBM3 24GB 샘플을 제공해 성능 검증 절차를 밟고 있다. 아직 HBM 매출이 전체 D램 시장에서 차지하는 비중은 1%대로 미미하지만 앞으로 AI(인공지능) 시대를 맞아 급격한 성장세를 보일 것이라는 기대감이 높다.

트렌드포스는 HBM 시장이 올해부터 2025년까지 연평균 최대 45% 넘는 증가율을 보일 것으로 전망했다. AI 시대가 본격화하면서 HBM 제품 수요가 급격히 늘어날 수 있어서다.

삼성전자도 최근 HBM3 16GB(기가바이트)와 12단 24GB 제품 샘플을 출하 중이며 양산 준비를 서두르고 있다. '아이스볼트(Icebolt)'라는 브랜드명이 붙은 이 제품은 업계 최고 6.4Gbps의 처리속도와 819GB/s에 달하는 대역폭을 통해 이전 세대 D램에 비해 1.8배 빠르다. 이에 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU)와 함께 작동하며 서버의 학습 및 연산 성능을 높일 수 있다.

김동원 KB증권 애널리스트는 "올 4분기부터 삼성전자는 북미 GPU 업체들에게 HBM3 공급 시작을 본격화할 것"이라고 밝혔다. 이에 따라 삼성전자 전체 D램 매출에서 HBM3가 차지하는 매출비중은 올해 6%에서 내년 18%까지 3배로 확대될 전망이다.

삼성전자는 또 지난 4월 이후 차세대 HBM으로 추정되는 '스노우볼트(Snowbolt)', '샤인볼트(Shinebolt)', '플레임볼트(Flamebolt)' 등 상표권 3개를 특허청에 잇따라 출원하며, 제품 출시를 준비 중이다. 이어 오는 하반기에는 차세대 HBM D램인 'HBM3P' 제품을 출시 예정이다.

삼성전자는 데이터센터·AI·네트워크 등 응용처별 시장에 맞는 맞춤형 반도체를 고객 필요에 맞게 다양한 형태로 제공할 계획이다.

이를 위해 삼성전자는 AI 전용 반도체 솔루션인 PIM(Processing-In-Memory) 기술도 HBM에 세계 최초 적용했다. 이 기술은 메모리 안에 연산장치를 포함한 지능형 반도체를 가리킨다. 메모리와 CPU 간 데이터 이동량이 많아지면 부하가 생기는데, 이동을 줄여 데이터 처리 지연을 줄일 수 있다.

세계 최대 반도체 설계 기업 AMD의 CEO 리사 수는 지난 2월 열린 세계 최대 반도체 기술학회 'ISSCC 2023' 기조연설자로 나서서 "PIM 기술을 활용하면 기존 메모리가 정보를 처리할 때보다 85% 이상 전력을 절감할 수 있다. 삼성전자와 차세대 메모리 반도체 분야에서 긴밀하게 협력하고 있다"고 밝혔다.

이와 함께 생성형 AI 제품을 지원하기 위한 고성능 2.5D 패키지 기술인 'H-큐브'도 주목 받고 있다.

이 기술은 CPU, GPU 등의 로직(Logic) 반도체와 여러 개의 HBM 메모리를 효율적으로 탑재하기 위한 것이다. 삼성전자는 HBM을 6개 이상 탑재 가능한 2.5D 패키지 'H-큐브'를 2021년 개발한데 이어, 고용량 메모리 집적 기술인 8단 HBM3 기술 개발을 완료해 향후 생성형 AI용 제품을 지원할 예정이다.

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