삼성·SK하이닉스, '12단 HBM3E' 경쟁 가열...美GTC서 실물 공개

마이크론도 가세...대형 고객사 '엔비디아'에 공급이 핵심

AI 반도체 시장 성장으로 고대역폭메모리(HBM) 경쟁이 치열해진 가운데 삼성전자, SK하이닉스, 마이크론이 최신 제품인 HBM3E 실물을 나란히 공개해 주목된다.

엔비디아는 18~21일(현지시각) 3일간 미국 캘리포니아 실리콘밸리에서 연례 개발자 콘퍼런스 GTC 2024를 개최했다. GTC에는 엔비디아 협력사인 삼성전자, SK하이닉스, 마이크론 등이 전시 부스를 마련하고 최신 HBM3E 실물을 전시해 눈길을 끌었다. 

엔비디아 GTC 2024의 삼성전자 부스에 전시된 '12단 HBM3E' (사진=독자제공)

HBM은 여러 개 D램을 수직으로 연결해 기존 D램보다 데이터 처리 속도를 대폭 끌어올린 고성능 제품이다. HBM은 1세대(HBM)·2세대(HBM2)·3세대(HBM2E)에 이어 4세대(HBM3) 제품이 공급되고 있으며, 올해 상반부터 5세대(HBM3E) 양산이 시작된다.

엔비디아는 AI 반도체로 사용되는 그래픽처리장치(GPU) 시장에서 80% 점유율로 사실상을 독점체제를 구축하고 있기에, 메모리 시장에서 최대 고객사로 여겨진다. 이런 이유로 메모리 업체가 엔비디아 행사에서 앞다퉈 최신 HBM3E를 공개한 이유다.

삼성전자는 부스에서 D램을 12단까지 쌓은 12단 HBM3E 실물을 처음으로 공개했다. 삼성전자는 HBM 시장에서 SK하이닉스에 뒤쳐졌다는 평가를 인식한듯 지난달 27일 업계에서 처음으로 12단 HBM3E 샘플을 고객사에 제공하기 시작했다고 공식 발표한 바 있다.

삼성전자에 따르면 12단 HBM3E는 초당 최대 1280GB의 대역폭과 36GB 용량을 제공해 성능과 용량 모두 전작인 8단 HBM3 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 구현했다. NCF 소재 두께는 업계 최소 칩간 간격인 '7마이크로미터(um)'다.

SK하이닉스가 지난 1월 CES 2024에서 전시한 12단 HBM3E 제품(사진=지디넷코리아 이나리)

SK하이닉스도 지난 1월 CES 2024에서 처음으로 12단 HBM3E 실물을 전시한데 이어 이번 GTC에서도 공개했다. SK하이닉스 또한 지난달 엔비디아에 12단 HBM3E 샘플을 공급을 시작한 것으로 알려진다. 

이에 더해 SK하이닉스는 GTC 행사 첫날 업계 최초로 8단 HBM3E 양산을 시작했다고 공식적으로 알리며 시장 우위를 강조했다. SK하이닉스의 8단 HBM3E는 엔비디아 ‘H200’ GPU에 공급된다. SK하이닉스는 가장 먼저 HBM3 양산과 동시에 엔비디아에 독점 공급권을 따내면서 HBM 시장에서 선두를 달려왔다.

이날 SK하이닉스는 경쟁사인 삼성전자와 달리 적층에 어드밴스드 MR-MUF(매스 리플로우-몰디드 언더필) 공정을 적용해, 열 방출 성능을 이전 세대(HBM3) 대비 10% 향상시켰다는 점도 내세웠다. MR-MUF는 반도체 칩을 쌓아 올린 뒤 칩과 칩 사이 회로를 보호하기 위해 액체 형태의 보호재를 공간 사이에 주입하고 굳히는 공정이다.

SK하이닉스가 엔비디아 GTC에서 전시 부스를 마련하고 12단 HBM3E를 전시했다.(사진=SK하이닉스)

마이크론 또한 GTC에서 8단 HBM3E를 전시했다. 후발주자인 마이크론은 HBM3을 건너 뛰고 지난달 27일 8단 HBM3E 양산을 시작했다고 밝히며 “해당 HBM3E는 엔비디아가 2분기에 출시하는 GPU H200에 탑재될 예정"이라고 전했다. 아울러 마이크론도 이달부터 엔비디아에 12단 HBM3E 샘플을 공급한다.

한편, 엔비디아는 올해부터 GPU에 HBM3E를 탑재한다. 엔비디아는 올해 2분기 말에 출시되는'H200'에는 HBM3E 6개를 탑재되고, 하반기에 출시하는 'B100'에는 HBM3E 8개가 탑재된다. B100은 엔비디아가 오늘 발표한 차세대 GPU ‘블랙웰’이다.

시장조사업체 트렌드포스에 따르면 전체 D램 매출에서 HBM이 차지하는 비중이 지난해 8.4%에서 올해 말 20.1%로 증가한다고 전망했다. 올해 HBM의 연간 비트(용량) 증가율은 약 260%에 달할 것으로 내다봤다.

현재 주류인 HBM3 시장에서 SK하이닉스는 90% 이상을 점유하고 있는 것으로 집계된다. 삼성전자는 향후 몇 분기에 걸쳐 AMD의 MI300에 HBM3을 공급하면서 점진적으로 시장 점유율을 늘릴 것으로 전망된다.