삼성전자, HBM4 세계 최초 양산 출하…'반도체 왕좌' 탈환 나섰다(종합)

(서울=뉴스1) 최동현 기자 = 삼성전자(005930)가 인공지능(AI) 반도체의 '게임체인저'가 될 6세대 고대역폭메모리(HBM4)를 12일 세계 최초로 양산 출하했다. 당초 예정 시점(2월 셋째 주)보다 일주일 앞당겨 고객사 인도에 나서면서 본격적인 HBM4 선점에 나선 것이다.

삼성전자는 이날 오후 보도자료를 통해 "세계 최초로 업계 최고 성능의 HBM4를 양산 출하했다"고 밝혔다. 이번 출하된 제품은 엔비디아가 다음 달 공개할 차세대 AI 가속기 '베라 루빈'에 탑재될 것으로 알려졌다.

삼성전자는 HBM4는 국제반도체 표준협의기구(JEDEC) 표준을 압도하는 세계 최고 수준으로 평가받는다. 1c D램(6세대 10나노급)과 베이스 다이의 특성을 고려해 성능과 전력 효율 측면에서 유리한 4나노(㎚) 파운드리 공정을 동시 적용, 최대 11.7초당 기가비트(Gbps)를 만족한다.

JEDEC 표준인 8Gbps보다 46%, 이전 세대 HBM3E(9.6Gbps)보다 22% 높은 수준으로 최대 13Gbps까지 구현한다. 또 단일 스택(묶음) 기준 메모리 대역폭이 전작 대비 2.7배 향상된 최대 3.3TB/s 수준으로 끌어올려 고객사 요구 수준(3.0TB/s)을 상회한다.

삼성전자의 HBM4는 12단 적층 기술을 통해 24~36GB의 용량을 제공하며, 고객사의 제품 일정에 맞춰 16단 적층 기술을 적용해 최대 48GB까지 용량을 확장할 계획이다.

삼성전자는 HBM4 개발 착수 단계부터 JEDEC 기준을 상회하는 성능 목표를 설정하고 개발을 추진해 왔다. 이번 제품에는 재설계 없이 양산 초기부터 안정적인 수율과 업계 최고 수준의 성능을 확보했다.

삼성전자는 데이터 전송 입출력(I/O) 핀 수가 1024개에서 2048개로 확대됨에 따라 발생하는 전력 소모와 열 집중 문제를 해결하기 위해, 코어 다이에 저전력 설계 기술을 적용했다

또 실리콘 전통 관극(TSV) 데이터 송수신 저전압 설계 기술 적용과 전력 분배 네트워크(PDN) 최적화를 통해 전 세대 대비 에너지 효율을 약 40% 개선했으며, 열 저항 특성은 약 10%, 방열 특성은 약 30% 향상시켰다.

황상준 삼성전자 메모리개발담당부사장은 "삼성전자 HBM4는 기존에 검증된 공정을 적용하던 전례를 깨고 1c D램 및 파운드리 4나노와 같은 최선단 공정을 적용했다"며 "공정 경쟁력과 설계 개선을 통해 성능 확장을 위한 여력을 충분히 확보함으로써, 고객의 성능 상향 요구를 적기에 충족할 수 있었다"고 말했다.

삼성전자는 HBM4의 세계 최초 양산을 신호탄으로 '반도체 왕좌' 탈환에 고삐를 죈다는 구상이다. 로직부터 메모리, 파운드리(반도체 위탁생산), 패키지를 아우르는 유일한 종합반도체기업(IDM)만의 '원스톱 설루션'을 앞세운다는 전략이다.

삼성전자는 "자체적으로 보유한 파운드리 공정과 HBM 설계 간의 긴밀한 '설계 기술 공동 최적화'(Design Technology Co-Optimization·DTCO)를 통해 품질과 수율을 동시에 확보한 최고 수준의 HBM을 지속해서 개발해 나갈 계획"이라고 했다.

이어 "글로벌 주요 그래픽처리장치(GPU) 및 자체 칩을 설계·개발하는 차세대 ASIC 기반 하이퍼스케일러 고객사들로부터 HBM 공급 협력 요청을 지속해서 받고 있다"며 "이들과의 기술 협력을 더욱 확대해 나갈 방침"이라고 부연했다.

삼성전자는 올해 HBM 매출이 지난해 대비 3배 이상 증가할 것으로 보고 HBM4 생산 능력을 선제적으로 확대하고 있다. 특히 2028년부터 본격 가동될 평택 5공장(P5)을 HBM 생산의 핵심 거점으로 활용, AI·데이터센터 중심의 중장기 수요에 대응한다는 로드맵을 짰다.

HBM4 이후의 차세대 메모리 개발에도 박차를 가하고 있다. 개발 중인 HBM4E(7세대)는 올해 하반기 고객사에 샘플을 출하한다. 내년에는 커스텀 HBM(cHBM)을 고객사별로 순차 샘플링할 예정이다.

송재혁 디바이스솔루션(DS)부문 최고기술책임자(CTO) 사장은 전날(11일) 세미콘 코리아 2026 기조연설에서 "동일한 전력 소모로 2.8배 성능을 내는 '삼성 커스텀 HBM', HBM을 3D로 적층한 'zHBM'을 준비하고 있다"고 언급한 바 있다.

삼성전자는 "HBM4 양산 과정에서 확보한 1c 공정 기반의 품질과 공급 안정성은 향후 HBM4E 및 커스텀 HBM 등 고부가 제품으로의 전환 과정에서도 중요한 경쟁 요소가 될 것"이라고 했다.

dongchoi89@news1.kr