"HBM이 AI칩 성능 좌우"…각사 핵심 전략은?[HBM 진검승부②]

[서울=뉴시스]이지용 기자 = 앞으로 고대역폭메모리(HBM)가 인공지능(AI) 반도체의 성능을 좌우할 것으로 전망되면서, 메모리 기업들이 HBM의 어떤 요소들을 핵심 전략으로 내놓을 지 관심이 쏠린다.

메모리 기업들은 특히 D램 공정, 패키징, 베이스(로직) 다이 등 각자의 강점을 내세워 치열한 기술 경쟁을 벌일 태세다.

3일 업계에 따르면 삼성전자, SK하이닉스, 마이크론 등 메모리 3사는 올해 본격적인 6세대 'HBM4' 양산을 앞두고, 제품 성능을 끌어올리기 위한 작업에 몰두한다.

먼저 삼성전자의 경우, 최신 D램 기술력에 힘쓰고 있다.

삼성전자는 메모리사 중 유일하게 HBM4를 '10나노급 6세대(1c) D램'으로 제조한다. 1c는 최신 D램 기술로 선폭이 가장 미세해 기존 1b 공정보다 더 많은 회로를 넣을 수 있다. 이에 데이터를 더 빠르게 처리하고, 전력은 더 적게 쓰는 장점이 있다.

SK하이닉스와 마이크론은 HBM4 양산에 이전 세대인 1b 공정을 활용하는 것으로 알려졌다. 1b 공정은 5세대 'HBM3E'에서 쓰였다.

삼성전자는 최첨단 D램 기술을 쓰는 만큼 공정 자체가 아직 불안할 수 있다는 지적이다. 수율(양품비율)이 기존에 쓰이던 1b 공정에 비해 낮아지면 단가가 올라 수익성이 떨어지는 원리다.

SK하이닉스는 '패키징'에서 강점을 가진다. HBM은 여러 개의 D램을 쌓아 만들어야 하는데, 안정적으로 D램을 이어 붙이는 과정이 패키징이다. 이 패키징을 어떻게 하느냐에 따라 HBM의 성능이 좌우될 수 있다.

SK하이닉스는 독자 패키징 기술인 '매스리플로우-몰디드 언더필(MR-MUF)'을 HBM4에 활용한다. 이 패키징 기술 경험이 풍부한 만큼 양산 과정에서 리스크를 최소화하면서도 HBM3E와 같이 높은 성능을 구현하겠다는 것이다.

SK하이닉스는 또 HBM4부터 베이스 다이 제작을 세계 1위 파운드리(반도체 위탁생산) 기업 TSMC에 맡길 방침이다.

HBM은 두뇌 역할을 하는 '베이스(로직) 다이' 위에 D램을 쌓아 만드는 '코어 다이'로 구성된다. 베이스 다이는 그래픽처리장치(GPU)와 연결해주는 역할을 한다.

HBM4부터는 고객 맞춤형 칩이어서 베이스 다이의 역할이 중요하다. 이에 SK하이닉스는 TSMC의 4나노 첨단 공정을 활용해 베이스 다이를 만들 전망이다.

이와 달리, 삼성전자는 자체 파운드리를 활용해 HBM4 베이스 다이를 생산한다.

미국 마이크론도 베이스 다이와 D램을 자체 기술력으로 만들고 있다. 마이크론은 자체 베이스 다이 사용에 대해 "성능과 전력 효율면에서 업계 최고 수준의 성능이라는 측면에서 독보적인 우위를 제공할 것"이라고 밝혔다.

마이크론은 오는 2027년 생산에 들어갈 7세대 제품인 'HBM4E'에서는 TSMC와 협력해 성능 개선을 추진할 예정이다.

앞서 마이크론의 베이스 다이는 메모리 공정 기반으로 설계해, 첨단 파운드리 공정 기반으로 전환한 삼성전자나 SK하이닉스보다 성능 업그레이드에 어려움이 클 수 있다는 업계의 평가를 받았다.

업계 관계자는 "HBM4부터 D램 공정, 패키징 등 종합적인 역량이 뒷받침돼야 성능이 극대화될 수 있다"고 전했다.

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