TSMC 손 잡은 SK하이닉스, HBM4 로직 다이 비용 압박↑

HBM4 가격 30% 더 오르지만 전체 단가서 로직 다이 비중 20%대 육박할 듯

SK하이닉스가 올 하반기 HBM4(6세대 고대역폭메모리) 양산에 본격 나선다. HBM4는 이전 세대 대비 데이터 처리 속도를 크게 끌여올렸으며, 내부 제어를 담당하는 '로직 다이(베이스 다이)의 기능을 대폭 강화한 것이 특징이다. 이에 따라 제품 가격도 이전 대비 30% 이상 상승할 것으로 예상된다.

다만 SK하이닉스가 HBM4의 가격 인상분 만큼 수익성 증대 효과를 거두기는 어려울 것으로 보인다. 로직 다이의 양산을 대만 주요 파운드리 TSMC에 위탁하기 때문이다. 업계에서는 HBM4의 전체 단가에서 로직 다이가 차지하는 비중이 20%대에 이를 것으로 추산하고 있다.

30일 업계에 따르면 SK하이닉스가 TSMC에 의뢰한 HBM4용 로직 다이의 생산 단가는 상당히 높은 수준으로 분석된다.

SK하이닉스 12단 HBM4 샘플(사진=SK하이닉스)

TSMC 손 잡았지만…SK하이닉스, '로직 다이' 비용 압박

현재 HBM 시장에서 압도적인 우위를 차지하고 있는 기업은 SK하이닉스다. 글로벌 빅테크인 엔비디아에 가장 많은 HBM을 공급해 왔으며, 지난해 하반기에는 세계 최초로 12단 HBM3E(5세대 HBM)의 양산을 시작한 바 있다.

HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 적층해 데이터 처리 성능을 크게 끌어올린 메모리다. 세대 수가 진화할수록, D램을 더 많이 쌓을수록 성능이 뛰어나다. 12단 HBM3E의 경우 현재 상용화된 HBM 중 가장 고부가 제품에 해당한다. 엔비디아가 올 하반기 출시하는 최신형 AI 가속기 'GB300' 등에 탑재될 예정이다.

나아가 SK하이닉스는 지난 3월 세계 최초로 12단 HBM4 샘플을 엔비디아에 조기 공급하는 성과를 거뒀다. HBM4는 기존 D램 공정에서 양산되던 로직 다이(베이스 다이)를 파운드리를 통해 양산하는 것이 큰 특징이다. 로직 다이는 HBM을 적층한 코어 다이의 메모리 컨트롤러 기능을 담당하는 칩으로, HBM과 GPU 등의 시스템반도체를 PHY(물리계층)으로 연결한다.

SK하이닉스는 이 로직 다이의 양산을 TSMC의 최선단 파운드리 공정에 맡기기로 했다. TSMC는 전 세계 1위 파운드리 기업으로, 삼성전자와 더불어 5나노미터(nm) 이하의 초미세 공정을 구현할 수 있는 기술력을 갖췄다.

다만 로직 다이의 외주 양산이 SK하이닉스의 차세대 HBM 수익성을 약화시킬 수 있다는 우려도 제기된다. ▲TSMC가 최선단 파운드리 공정에서 사실상 독점적인 지위를 보유하고 있다는 점 ▲로직 다이가 HBM4로 넘어오면서 각종 부가 기능들이 추가된다는 점이 주된 배경이다.

HBM이 탑재된 AI 가속기 개념도. HBM 다이 하단에 로직 다이가 집적돼 각 요소를 연결한다. 차세대 HBM에서는 로직 다이에 여러 기능이 추가된다(사진=삼성전자)

HBM4 내 로직 다이 단가 비중, 20%대 육박할 듯

반도체 업계 전문가와 패키징 업계 관계자들의 말을 종합하면, 현재 HBM4의 전체 단가에서 로직 다이가 차지하는 비중은 20%대에 달할 것으로 분석된다.

반도체 전문 분석기관 테크인사이츠의 최정동 박사는 "HBM4용 로직 다이는 단순히 각 칩을 연결하기만 했던 이전 세대와는 달리, 수 많은 기능을 탑재하고 커스터마이즈화되기 때문에 차원이 다르다"며 "HBM4 모듈 전체에서 20% 정도의 비중을 차지할 것이라는 게 합리적인 추정"이라고 설명했다.

HBM4는 Gb(기가비트)당 2달러 초중반대의 가격이 형성될 것으로 알려져 있다. 이전 세대인 HBM3E 대비 약 30%가량 비싼 가격이다. 시장조사업체 트렌드포스도 최근 "HBM3E로의 전환에서 이미 20%의 가격 인상이 나타났었고, HBM4의 경우 30% 이상의 가격 인상이 예상된다"고 밝힌 바 있다.

때문에 HBM4의 가격이 이전 세대 대비 크게 높아진다 하더라도, 실제 SK하이닉스가 거둘 효용성은 크게 저하될 가능성이 높다.

반도체 업계 관계자는 "최첨단 로직 다이 공정에서 뛰어난 성능을 입증한 건 사실상 TSMC가 유일하기 때문에, 부르는 게 값인 상황"이라며 "HBM4의 가격 인상분에서 SK하이닉스가 가져갈 수 있는 부분은 제한적일 것"이라고 말했다.

또 다른 관계자는 "SK하이닉스가 다음달 엔비디아와 내년 HBM4 공급량에 대한 협상을 마무리할 것으로 관측된다"며 "더 많은 공급량을 확약받을수록 가격을 인하할 가능성이 커 논의 결과를 지켜봐야 할 것"이라고 밝혔다.