'AI 메모리' HBM 주도권 경쟁…수율이 새 승부처로

[서울=뉴시스]이인준 기자 = "HBM3E(5세대 고대역폭메모리)는 동급 DDR5보다 더 많은 웨이퍼를 소비 한다. 이것은 비 HBM 공급에 엄청난 압박을 가하고 있다."(산제이 메로트라 마이크론 최고경영자)

삼성전자, SK하이닉스가 AI(인공지능)용 반도체인 HBM 생산에 사활을 걸고 있는 가운데, 수율(결함 없는 합격품의 비율)이 승패를 가르는 승부처가 될 전망이다.

HBM은 수익성이 높지만, 공정 난도가 높아 일반 D램에 비해 불량률이 높은 수준이다. 반면 HBM 수요 증가로 다른 D램 제품 생산도 차질을 빚을 가능성이 커져 안정적인 수율 관리의 중요성이 더 높아지고 있다.

22일 업계에 따르면 마이크론은 최근 실적 발표를 통해 HBM3E의 대량 생산을 시작하자 비 HBM 부분의 공급이 빠듯해지고 있다고 밝혔다.

메로트라 CEO는 "업계 전반에서 HBM3E는 동급 DDR5 제품보다 거의 3배 많은 웨이퍼(반도체 원판)를 소비해 생산한다"며 "성능과 패키징 복잡성이 증가하고 있다"고 밝혔다.

앞서 마이크론은 지난 실적 발표 때 "HBM는 DDR5보다 2배 이상의 웨이퍼를 소모한다"고 밝힌 바 있는데 이보다 소모량이 더 커졌다.

업계에 따르면 최신 제품인 HBM3의 경우 시장 선두 업체인 SK하이닉스가 60~70% 수준의 수율을 보이는 것으로 알려졌다. 이는 일반 D램 수율(80~90%) 수준을 밑도는 것이며, 후발 업체들은 상대적으로 더 낮을 것으로 보인다.

이에 메모리 업체 모두 올해 HBM 물량이 완판됐다고 밝힐 정도로, 공급이 시장 수요를 따라 잡지 못하고 있는 상황이다.

업체들이 HBM 고객 수요에 대응하는 데 온 신경을 집중하느라, 다른 D램 생산에 차질이 생길 정도다. 메로트라 CEO는 "AI로 인한 HBM 수요 호조와 HBM 로드맵의 실리콘 집약도 증가가 결합되면 모든 최종 시장에서 D램 공급 여건이 타이트해질 것"이라고 말했다.

앞으로 HBM 단수가 높아질수록 난관이 더 커진다. HBM은 여러 개의 D램을 위로 쌓아서 만드는데, 어느 한 곳에서 불량이 생기면 칩 전체를 버려야 해서 수율 확보에 어려움이 큰 것으로 전해졌다.

엔비디아의 차세대 AI용 반도체에 들어가는 HBM3E는 8단 제품이다. 업계는 12단 제품을 개발해 상용화를 진행 중이다. 이어 오는 2026년 상용화되는 차세대(HBM4) 제품은 HBM3E보다 더 많은 웨이퍼가 소모될 것으로 예상된다.

업계 관계자는 "HBM의 웨이퍼 소비량이 생각보다 높아 한정적인 생산 능력 안에서 얼마나 효율적으로 HBM을 생산할 수 있을지가 앞으로 주도권 경쟁의 핵심이 될 것"이라고 전망했다.


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