삼성 HBM4 희망 불씨...'1c D램' 성과에 달렸다

[삼성 D램의 과제 abc ③] 개발·양산 일정 빠듯하나 승부수 주목

삼성전자를 둘러싼 위기론이 또 다시 고개를 들고 있습니다. 위기의 근원지로는 대체로 반도체로 모아지는 듯합니다. 그중에서도 HBM 사업을 중심으로한 메모리 경쟁력 회복과 지지부진한 파운드리가 지목되고 있습니다. 신뢰와 소통의 조직문화 재건도 관건입니다. 이에 지디넷코리아는 삼성 위기설에 대한 근원적인 문제를 살펴보고 재도약의 기회를 함께 모색해 보고자 합니다. [편집자주]

삼성전자가 개발 중인 1c D램(6세대 10나노급 D램)이 반도체 업계 최대 화두로 떠오르고 있다. 1c D램은 삼성전자, SK하이닉스 등이 내년 양산을 본격화할 것으로 예상되는 차세대 메모리다. 삼성전자의 경우 1c D램의 초도 양산라인을 올해 연말 구축할 계획이다.

1c D램이 삼성전자에게 중요한 이유는 반도체 시장 성장을 이끌고 있는 HBM(고대역폭메모리) 때문이다. 삼성전자는 내년 말 출시를 앞둔 6세대 HBM, HBM4의 코어 다이(core die)로 1c D램을 채용하기로 했다.

삼성전자의 DDR5 제품(사진=삼성전자)

삼성전자는 이전 세대인 HBM3, HBM3E 등에서 주요 고객사인 엔비디아향 양산이 지연되는 등 차질을 빚어 왔다. HBM3E에 경쟁사가 1b D램을 채용한 것과 달리, 한 세대 낮은 1a D램을 활용한 것이 성능 부진의 주된 요소로 지목된다.

반대로 HBM4에는 삼성전자가 1c D램을, SK하이닉스·마이크론이 1b D램을 채택했다. 삼성전자가 경쟁사보다 집적도를 높인 D램 채용으로 그동안 탈많은 HBM의 경쟁력을 빠르게 끌어올리겠다는 전략이다.

■ "관례 뒤집는 승부수"…삼성 1c D램 성능 안정성 여부 의문

다만 삼성전자의 HBM 로드맵에 업계의 우려 섞인 시선도 적지 않다. 그간 D램 및 HBM이 개발돼 온 기술적인 절차와 관례를 삼성전자가 이번 HBM4부터 뒤집을 가능성이 높기 때문이다.

이유는 이렇다. HBM은 범용 D램을 기반으로 만들어지기 때문에, 범용 D램의 성능을 안정적으로 확보하는 것이 중요하다. 이에 업계는 먼저 컴퓨팅과 모바일 등으로 D램 제품을 개발하고, 이후 이를 HBM에 적용하는 과정을 거쳐 왔다.

그러나 현재 삼성전자의 행보를 봤을때 이러한 과정을 생략하거나 축소할 가능성이 크다. 삼성전자는 당초 연내 1c D램의 초도 양산을 시작하겠다는 계획을 세운 바 있다. 설비투자 시점을 고려하면 본격적인 양산은 빨라도 내년 상반기에나 가능하다. 이 경우, HBM4의 목표 양산 시점과의 간격이 1년도 채 되지 않는다.

메모리 반도체 업계 고위 관계자는 "통상 D램은 컴퓨팅을 코어로 개발하고 모바일, HBM 등으로 파생되는 순서를 거쳐야 안정적"이라며 "반면 삼성전자는 양산 일정을 고려하면 HBM이 사실상 신규 D램의 가장 빠른 주 적용처가 되는 것으로, 이례적인 시도"라고 설명했다.

실제로 SK하이닉스는 지난 8월 세계 최초로 1c 공정 기반의 16Gb(기가비트) DDR5 D램을 개발하는 데 성공했으나, HBM4에는 적용하지 않는다. 시장 상황을 고려해 성능 향상 보다는 안정성에 무게를 두는 판단이 작용한 것으로 알려졌다.

■ '희망 불씨' 봤다지만…확실한 성과 보여줘야

이달 삼성전자는 1c D램 개발 과정에서 처음으로 '굿 다이'(Good die)를 확보했다. 굿 다이란 제대로 작동하는 반도체 칩을 뜻하는 단어다. 이에 회사 내부에서는 "희망이 생겼다"는 긍정적인 평가가 나오기도 한 것으로 전해졌다.

다만 삼성전자가 1c D램을 안정적으로 양산하기 위해선 아직 많은 준비와 절차가 필요하다는 지적이 제기된다. 이번 개발 과정에서 삼성전자가 확보한 굿 다이의 수는 웨이퍼 투입량 대비 매우 적은 수준이다. 수율로 환산하면 10%를 밑도는 것으로 산출된다.

또한 반도체 공정은 굿 다이 확보 이후 해당 칩을 패키징까지 완료하는 엔지니어링 샘플(ES), 고객사향 품질 인증을 마치기 위한 커스터머 샘플(CS) 등 상용화를 위한 여러 과정을 거쳐야 한다.

업계 관계자는 "삼성전자가 빠른 시일 내에 1c D램에서 수율과 성능 안정성 등 두 마리 토끼를 모두 잡아야 하는 상황"이라며 "최근 성과가 무의미한 것은 아니나, HBM의 경쟁력을 크게 끌어올리기 위해서는 더 많은 진전을 이뤄야 한다"고 설명했다.