마이크론은 어떻게 HBM4 속도를 빠르게 구현했을까

시스템 최적화로 속도 끌어올린 듯..."수율저하 있을 수도"

내년 엔비디아의 루빈 플랫폼에 탑재될 6세대 고대역폭메모리(HBM4) 시장 경쟁이 본격화하는 가운데 최근 미국 마이크론이 삼성전자, SK하이닉스에 준하는 HBM4 핀당 속도(동작속도)를 구현했다고 발표해 주목된다.

당초 업계에서는 HBM 후발주자로 여겨지는 마이크론의 HBM4 핀당 속도를 8Gbps 수준으로 예상했지만 마이크론은 지난 실적발표 콘퍼런스콜에서 핀당 속도가 11Gbps에 달한다고 공개한 바 있다.

15일 학계와 업계에서는 만약 마이크론의 이같은 동작속도 구현이 사실이라면 그 이유로 설계·신호품질 등 최적화를 지목한다. 물리적 속도 대신 시스템적 최적화를 극대화해 시장 리더들에 버금가는 속도를 구현했다는 분석이다.

마이크론이 지난 6월 공개한 HBM4 샘플(사진=마이크론)

마이크론의 인하우스 전략

마이크론은 메모리 3사 중 유일하게 외부 파운드리에 로직 다이 제조를 위탁하지 않았다.

삼성전자는 자사 파운드리 4nm(나노미터, 10억분의 m) 공정, SK하이닉스는 TSMC 14나노 공정을 통해 HBM4에 탑재될 로직 다이를 생산한다. 복잡한 회로를 프로세서 수준의 트랜지스터 속도로 구현하는 셈이다.

반면 마이크론은 HBM4에 탑재되는 로직 다이를 자체 D램 공정으로 직접 제조한다. 당초 업계에서 마이크론 HBM4 속도를 8Gbps로 예상한 이유다.

마이크론, HBM4 효율 극대화로 11Gbps 속도 구현

마이크론은 효율을 극대화하는 설계로 방향을 틀었다는 평가다. 핵심은 속도를 무리하게 끌어올리기보다, 같은 속도에서 오류와 변동을 줄여 실효 성능을 확보하는 접근이다.

같은 11Gbps급 속도를 두고 삼성전자와 SK하이닉스가 정면돌파를 선택했다면, 마이크론은 정밀 보정을 통한 우회로를 택한 셈이다.

먼저 마이크론은 I/O(입출력) 인터페이스의 신호 품질을 강화했다. 회사는 현지시간 지난달 23일 진행된 2025 회계연도 4분기 실적발표 콘퍼런스콜에서 HBM의 I/O(신호 입출력) 회로를 칩 내부(베이스 다이)에 더 똑똑하고 강하게 넣었다고 밝혔다. 로직의 속도를 올리기보다 신호 품질을 극단적으로 높여 같은 주파수에서 나타나는 BER(비트에러율)을 낮췄다는 주장이다.

신현철 반도체공학회 학회장은 “선(라인) 하나당 속도는 메모리 셀 자체보다 시리얼 인터페이스(통신 회로)가 좌우한다”며 “신호 품질을 끌어올려 속도를 구현한 걸로 보인다”고 분석했다.

아울러 칩 내부의 시간 맞춤과 보정 기능을 강화했을 것으로 관측된다. 온도·전압 변화에 따라 데이터와 클럭을 자동으로 재정렬하는 미세 트레이닝을 채널 단위로 적용해 링크 안정성을 끌어올렸다는 평가다. 파운드리 공정을 쓰지 않더라도, 운영 구간에서의 오차 허용폭을 넓혀 체감 처리량을 지켰다는 설명이다.

미국 메모리 반도체 기업 마이크론 테크놀로지(사진: 셔터스톡)

공정 한계를 회로 레벨에서 상쇄했을 것으로 전문가들은 보고 있다. 이를 통해 로직 다이 트랜지스터 절대 속도가 빠르진 않더라도, 연결된 D램 어레이(배열)의 신호 전파 지연이 짧고, 부하를 적게 만들었다. 빠른 트랜지스터 대신 정확한 보정으로 효율을 높인 셈이다.

다만 마이크론의 이러한 접근법이 HBM 수율에 부정적 영향을 미칠 수 있다는 우려도 제기된다. 마이크론처럼 로직 다이를 인하우스 D램 공정에서 직접 제조하고, 신호 품질을 높이기 위해 로직 다이에 복잡한 회로를 더 깊게 집적할 경우 미세한 불량 발생 가능성이 커질 수 있다는 지적이다.

이종환 상명대학교 시스템반도체공학과 교수는 “마이크론 방식대로라면 수율 저하 등 여러 문제에서 자유롭지 못할 것”이라고 말했다.