세계최초 12단 HBM3 개발…SK하이닉스, 'AI 메모리' 리더십 강화

SK하이닉스 HBM3 /사진제공=SK하이닉스

SK하이닉스가 세계 최초로 12단 적층 HBM3(고대역폭 메모리)를 개발했다. 인공지능(AI) 서버 출하량이 크게 증가하면서 고성능 메모리 반도체에 대한 수요가 늘어나고 있는 가운데, SK하이닉스의 HBM 시장 리더십이 더욱 강화할 전망이다.

SK하이닉스는 D램 단품 칩 12개를 수직 적층해 현존 최고 용량인 24GB(기가바이트) HBM3신제품을 개발했고, 현재 다수 고객사에 샘플을 제공해 성능 검증을 진행 중이라고 20일 밝혔다. HBM3는 현존 최고 성능 D램으로 평가받는다.


HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 연결해 기존 D램보다 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고부가가치·고성능 제품이다. 현재 SK하이닉스가 생산하는 HBM3는 HBM 4세대 제품이다. SK하이닉스는 2013년 세계 최초로 HBM을 개발했고, 2019년에는 HBM2의 확장 버전인 HBM2E, 2021년에는 HBM3를 잇따라 발표했다.


이날 회사가 밝힌 신제품은 지난해 6월 세계 최초로 양산에 성공한 HBM3보다도 용량을 50% 높인 제품이다. 기존 HBM3의 용량은 D램 단품 칩 8개를 수직 적층한 16GB였다.

SK하이닉스는 이번 제품에 어드밴스드(Advanced) MR-MUF와 TSV기술을 적용했다. 어드밴스드 MR-MUF 기술을 통해 공정 효율성과 제품 성능 안정성을 강화했고, 또 TSV 기술을 활용해 기존 대비 40% 얇은 D램 단품 칩 12개를 수직으로 쌓아 16GB 제품과 같은 높이로 제품을 구현해 냈다.

MR-MUF는 반도체 칩을 쌓아 올린 뒤 칩과 칩 사이 회로를 보호하기 위해 액체 형태의 보호재를 공간 사이에 주입하고, 굳히는 공정이다. 효율성이 높고 열 방출에도 효과적인 공정으로 평가받는다. TSV는 D램 칩에 수천 개의 미세 구멍을 뚫어 상층과 하층 칩의 구멍을 수직으로 관통하는 전극으로 연결하는 어드밴스드 패키징 기술이다.


HBM3는 1024개의 데이터 전송 통로(I/O)를 탑재하고 핀(Pin)당 6.4Gbps(초당 6.4기가비트)의 데이터 전송률을 확보, 초당 최대 819 GB(기가바이트)의 데이터 처리가 가능하다. 이전 세대(HBM2E) 대비 처리속도가 약 78% 향상됐다.

SK하이닉스는 "최근 AI 챗봇(인공지능 대화형 로봇) 산업이 확대되면서 늘어나고 있는 프리미엄 메모리 수요에 맞춰 하반기부터 시장에 신제품을 공급할 수 있을 것"이라고 밝혔다.

홍상후 SK하이닉스 부사장(P&T담당)은 "당사는 세계 최고의 후공정 기술력을 바탕으로 초고속, 고용량 HBM 제품을 연이어 개발했다"며 "상반기 내 이번 신제품 양산 준비를 완료해 AI 시대 최첨단 D램 시장의 주도권을 확고히 해나가겠다"고 말했다.

실제로 지난 2021년 10월 세계 최초로 HBM3 개발에 성공한 SK하이닉스는 8개월 뒤 양산에 들어가는 등 발빠른 모습을 보여왔다. HBM시장은 사실상 SK하이닉스가 개척해 주도하고 있다. 글로벌 메모리 기업 중 현재 HBM3를 대량 생산하는 곳은 SK하이닉스가 유일하다.

시장조사업체 트렌드포스에 따르면, 지난해 글로벌 HBM시장에서 SK하이닉스는 점유율 50%를 기록하며 1위를 달렸다. 2위와 3위는 삼성전자(40%)와 마이크론(10%)였다. 트렌드포스는 삼성전자와 마이크론이 올해 말 또는 내년 초 HBM3 양산에 들어갈 것으로 내다봤다. 내년 HBM3 시장점유율은 SK하이닉스가 53%로 후발주자들과의 격차를 벌린 가운데, 삼성전자와 마이크론이 각각 38%, 9%를 기록할 것으로 전망했다.