삼성전자, 세계 첫 36GB 12단 HBM3E 개발...상반기 양산

8단 적층 대비 성능·용량 50% 이상 향상...고객사에 샘플 제공 시작

삼성전자가 세계 최초로 36GB(기가바이트) 5세대 고대역폭메모리(HBM) HBM3E 12H(12단 적층) D램을 개발했다고 27일 밝혔다. 삼성전자는 12단 HBM3E의 샘플을 고객사에게 제공하기 시작했으며 상반기 양산할 예정이다.

삼성전자는 24Gb(기가비트) D램 칩을 TSV(Through-Silicon Via, 실리콘 관통 전극) 기술로 12단까지 적층해 업계 최대 용량인 36GB HBM3E 12H를 구현했다. TSV는 수천 개의 미세 구멍을 뚫은 D램 칩을 수직으로 쌓아 적층된 칩 사이를 전극으로 연결하는 기술이다. 

삼성전자가 36GB(기가바이트) 12단 HBM3E를 개발했다. (사진=삼성전자)

12단 HBM3E는 초당 최대 1280GB의 대역폭과 현존 최대 용량인 36GB을 제공해 성능과 용량 모두 전작인 HBM3(4세대 HBM) 8단 적층 대비 50% 이상 개선된 제품이다.

삼성전자는 '어드벤스드 TC NCF'(Thermal Compression Non Conductive Film, 열압착 비전도성 접착 필름) 기술로 12단 제품을 8단 제품과 동일한 높이로 구현해 HBM 패키지 규격을 만족시켰다.

삼성전자는 '어드벤스드 TC NCF' 기술을 적용하면 HBM 적층수가 증가하고, 칩 두께가 얇아지면서 발생할 수 있는 '휘어짐 현상'을 최소화 할 수 있는 장점이 있어 고단 적층 확장에 유리하다고 설명한다. 

삼성전자는 NCF 소재 두께도 지속적으로 낮춤으로써, 업계 최소 칩간 간격인 '7마이크로미터(um)'를 구현했다. 이를 통해 HBM3 8단 대비 20% 이상 향상된 수직 집적도를 실현했다.

특히, 칩과 칩사이를 접합하는 공정에서 신호 특성이 필요한 곳은 작은 범프를, 열 방출 특성이 필요한 곳에는 큰 범프를 목적에 맞게 사이즈를 맞춰 적용했다. 크기가 다른 범프 적용을 통해 열 특성을 강화하는 동시에 수율도 극대화했다.

또 삼성전자는 NCF로 코팅하고 칩을 접합해 범프 사이즈를 다양하게 하면서 동시에 공극(Void)없이 적층하는 업계 최고 수준의 기술력도 선보였다.

삼성전자가 개발에 성공한 12단 HBM3E은 AI 서비스의 고도화로 데이터 처리량이 급증하는 상황 속에서 AI 플랫폼을 활용하는 다양한 기업들에게 활용도가 높을 것으로 보인다. 

특히, 성능과 용량이 증가한 이번 제품을 사용할 경우 그래픽처리장치(GPU) 사용량이 줄어 기업들이 총 소유 비용(TCO)을 절감할 수 있는 등 리소스 관리를 유연하게 할 수 있다. 

예를 들어 서버 시스템에 12단 HBM3E를 적용하면 8단 HBM3를 탑재할 때 보다 평균 34% AI 학습 훈련 속도 향상이 가능하다. 추론의 경우에는 최대 11.5배 많은 AI 사용자 서비스가 가능할 것으로 기대된다.

배용철 삼성전자 메모리사업부 상품기획실장 부사장은 "삼성전자는 AI 서비스를 제공하는 고객사의 고용량 솔루션 니즈에 부합하는 혁신 제품 개발에 힘쓰고 있다"며 "앞으로 HBM 고단 적층을 위한 기술 개발에 주력하는 등 고용량 HBM 시장을 선도하고 개척해 나갈 것"이라고 밝혔다.