삼성 '연산하는 HBM' vs SK '20단 적층'…핫칩스 2026서 드러난 차세대 HBM 전략

24일 업계에 따르면 삼성전자와 SK하이닉스는 23일(현지시간) 미국 스탠퍼드대에서 열린 핫칩스 2026에서 나란히 차세대 HBM 구상을 발표했다. 핫칩스는 1989년 시작돼 매년 실리콘밸리에서 열리는 고성능 반도체·컴퓨팅 아키텍처 분야의 대표 콘퍼런스다. 엔비디아·AMD·인텔·IBM 등이 실제 제품에 적용할 첨단 기술을 공개하는 자리라 향후 반도체 기술 진화 방향을 가늠하는 무대로 꼽힌다.

올해 두 회사는 "GPU와 HBM, 파운드리, 패키징을 하나의 시스템으로 설계해야 한다"는 진단에는 뜻을 같이하면서도 해법은 갈렸다. 삼성전자는 HBM 베이스다이를 고도화해 연산 기능까지 흡수하는 길을, SK하이닉스는 적층 수를 높여 용량과 대역폭을 극대화하는 초고적층 패키징의 길을 택했다. 반도체 업계가 주목하는 AI 메모리 경쟁의 향방이 이 두 갈래 길에서 갈릴 전망이다.

베이스다이는 HBM 가장 아래에서 D램과 GPU 사이의 데이터·전력·신호 전달을 제어하는 반도체다. 삼성전자는 메모리 컨트롤러 등 GPU 기능 일부를 베이스다이로 옮기고, 확보한 공간을 연산 코어로 활용하는 방안을 제시했다. GPU 면적의 약 5~10%를 차지하는 메모리 컨트롤러를 옮길 경우 10~20% 수준의 성능 향상을 기대할 수 있다는 설명이다.

일부 AI 연산을 베이스다이에서 직접 처리해 데이터 이동과 전력 소모를 줄이는 'aHBM'도 제시했다. 업계 관계자는 "삼성전자는 베이스다이를 단순한 데이터 통로에서 AI 시스템의 일부 기능을 담당하는 '두뇌'로 진화시키는 데 집중한 것"이라며 "메모리·파운드리·패키징 역량을 모두 갖춘 강점을 살린 접근"이라고 평가했다. 장기적으로는 GPU와 D램을 수직 결합하는 'zHBM'까지 발전시킬 계획이다. zHBM은 두 칩을 위아래로 직접 연결해 데이터 이동 거리를 줄인다. 상용화되면 HBM5 대비 D램 전력 소비를 약 70% 줄이고, HBM4E보다 데이터 전송 속도를 2.3배 높일 수 있을 것으로 전망된다.

SK하이닉스는 HBM을 더 높이 쌓는 과정에서 발생하는 발열·두께·신뢰성 문제를 해결할 첨단 패키징 기술에 집중했다. 이날 HBM4 12단 제품이 현재 양산(Production) 중이며, 16단 제품은 인증(Qualification) 단계에 진입했다고 공식화했다. 엔비디아 차세대 AI 가속기 베라 루빈에 탑재되는 HBM4의 양산이 정상 진행 중임을 재확인한 셈이다.

향후 20단 이상 HBM을 위한 '하이브리드 본딩' 기술도 제시했다. 기존 범프와 충전재를 없애 칩을 직접 연결해 칩 사이 간격을 줄이고, D램을 지나치게 얇게 만들지 않고도 적층 수를 늘리는 방식이다. 발열을 낮추기 위한 'iHBM'도 공개했다. 별도의 방열 통로를 만들어 열저항을 기존보다 30% 이상 낮추는 기술이다.

업계 평가

업계 관계자는 "기존에는 D램 자체의 성능 경쟁이 중심이었다면, 차세대 HBM 경쟁의 무게중심은 베이스다이와 패키징으로 이동하고 있는 상황"이라고 진단했다.

차세대 HBM 경쟁의 핵심은 '베이스다이'와 '패키징'