삼성전자 zHBM 공개, HBM5 대비 성능 8배·열저항 절반…낸드는 400단 위로

삼성전자가 AI 가속기 바로 위에 메모리를 수직으로 쌓는 3차원 메모리 구조 'zHBM'을 처음 공개했다.
제시된 목표치는 HBM5 대비 성능 최대 8배, 전력 대비 성능 최대 3배, 열저항은 절반 이하다.
400단 이상 10세대 V낸드와 온디바이스 AI용 'zNAND-O'도 같은 자리에서 함께 나왔다.
메모리를 옆이 아니라 위에 올린다
2.5D 평면 배치에서 Z축을 쓰는 3D 패키징으로
기존 방식은 HBM을 GPU 옆에 나란히 두고 두 칩을 연결하는 구조였다. 가로·세로 평면만 쓰기 때문에 데이터가 오가는 길을 넓히는 데 한계가 있었다. zHBM은 높이 방향인 Z축까지 활용해 가속기 위로 메모리를 쌓는다. 이 전환은 반도체 후공정 영역의 패키징 기술 난도를 함께 끌어올린다.
거리를 줄인다
통로를 넓힌다
열을 빼낸다
낸드도 위로 쌓았다
zNAND-O와 10세대 V낸드
zNAND-O는 기기 자체에서 AI를 구동하는 온디바이스 AI에 맞춘 고성능 낸드다. 칩 상하단을 전극으로 잇는 TSV 기술을 활용해 실시간 초고속 데이터 처리를 지원한다. 함께 공개된 10세대 V낸드는 수직으로 400단 이상을 쌓았다.
- V10 BV-NAND: 웨이퍼 두 장 이상을 수직으로 붙이는 웨이퍼 본딩과 낸드 3개 묶음을 잇는 3스택 적용
- 전 세대(V9)보다 같은 면적에 담는 데이터 양을 약 58% 확대, 읽기·쓰기 성능과 속도도 개선
- 히든패스블록(HPB) 열관리 기술을 적용한 HBM5 모형도 함께 전시
- 메모리 내부에서 직접 연산하는 LPDDR5X 기반 프로세싱인메모리(PIM) 공개
업계 시선해당 사안에 정통한 한 엔지니어는 지금까지 D램 미세공정과 적층 단수, TSV, 대역폭, 수율이 핵심이었지만 앞으로는 3D 패키징과 HCB, 열관리, 전력 공급, 로직 공정, AI 가속기와의 공동 설계가 함께 중요해진다고 말했다.경쟁의 채점표 자체가 바뀌고 있다는 의미다.
구조 전환의 방향성은 분명하지만, 3D 적층은 열관리와 본딩 난도가 함께 올라가는 영역이다. 공개된 수치가 목표치라는 점, 양산·채택 관련 숫자가 아직 제시되지 않았다는 점을 함께 고려해 읽는 편이 안전하다.
Follow-up
한 발 더 들어가는 질문
1zHBM이 기존 HBM보다 8배 빠르다는 말을 그대로 믿어도 될까?
원문에서 삼성전자가 제시한 값은 'HBM5 대비 성능 최대 8배, 전력 대비 성능 최대 3배, 열저항 절반 이하'입니다. 여기서 중요한 단서는 세 가지입니다. 첫째, 비교 기준이 현재 양산 중인 제품이 아니라 HBM5라는 세대이고, 둘째 '최대'라는 조건이 붙어 있으며, 셋째 양산 실측이 아니라 차세대 아키텍처에 대한 목표·전망 성격의 수치라는 점입니다.
따라서 실제 시스템에서 체감되는 개선폭은 워크로드, 열 설계, 가속기와의 결합 방식에 따라 달라질 수 있습니다. 원문은 양산 시점이나 고객사 채택 여부, 수율 같은 검증 지표를 제시하지 않았습니다. 숫자를 부정할 근거도 없지만, 확정된 제품 성능으로 확대해 읽기보다 '이 방향으로 설계하면 어느 정도까지 가능하다고 회사가 보고 있다'는 선언으로 받아들이는 편이 안전합니다.
2메모리를 GPU 위에 쌓으면 열 문제는 실제로 감당할 수 있을까?
원문이 짚은 가장 큰 난제가 바로 열입니다. 온도가 올라가면 칩이 안정적인 작동을 위해 스스로 속도를 낮추는 '스로틀링'이 발생할 수 있고, 반도체에서는 열을 얼마나 빨리 빼내느냐가 곧 성능 한계와 직결됩니다. 발열이 큰 GPU 위에 고속으로 작동하는 메모리를 또 올리면 데이터 이동 거리는 줄지만 열을 빼내기는 더 어려워집니다.
삼성전자가 내놓은 해법은 열이 이동할 수 있는 별도 경로를 확보해 외부로 빠르게 전달하는 열 방출 구조이며, 이를 통해 열저항을 HBM5 대비 절반 이하로 낮출 수 있다고 전망했습니다. 다만 원문에는 이 구조의 구체적 구현 방식이나 검증 데이터가 담기지 않았습니다. 3D 적층 메모리를 볼 때는 대역폭 숫자와 함께 열 설계, 전력 공급, 패키징 수율이 어떻게 언급되는지를 같이 확인하는 습관이 필요합니다.
3하이브리드구리본딩(HCB)이 왜 이 기술의 핵심으로 꼽히나?
가속기 위에 여러 층의 메모리를 올리려면 D램을 서로 극한으로 촘촘하게 연결해야 합니다. 기존에는 마이크로범프라는 작은 돌기로 칩과 칩을 이었는데, 돌기 크기와 간격이 있어 확보할 수 있는 연결 개수에 한계가 있습니다. HCB는 구리를 이용해 칩 표면을 직접 맞붙이는 방식이라 연결 부위를 더 작고 촘촘하게 만들 수 있고, 같은 면적에서 훨씬 많은 데이터 통로를 확보할 수 있습니다.
원문의 비유를 빌리면 건물과 건물을 작은 다리 여러 개로 잇던 방식에서 두 건물을 거의 맞붙여 통로를 대량으로 뚫는 방식으로 바뀌는 셈입니다. 결국 zHBM이 노리는 대역폭과 전력 효율은 본딩 정밀도에 크게 의존하게 되고, 이 때문에 원문에 인용된 엔지니어도 앞으로 3D 패키징과 HCB, 열관리, 공동 설계가 함께 중요해진다고 언급했습니다.
4이런 기술 발표가 나오면 관련 종목을 바로 따라가야 할까?
판단의 순서를 바꿔 보는 편이 도움이 됩니다. 이번 원문은 전시·콘퍼런스에서 공개된 아키텍처와 모형, 그리고 회사가 제시한 목표치를 다루고 있고, 주가나 목표가, 실적 전망치는 담고 있지 않습니다. 즉 기술 방향에 관한 정보이지 특정 종목의 밸류에이션에 관한 정보는 아닙니다.
확인할 지점을 나눠 보면 이렇습니다. 발표된 기술이 언제 양산 단계로 넘어가는지, 어떤 고객사가 채택하는지, 수율과 원가 구조가 어떻게 잡히는지입니다. 원문에는 이 항목들에 대한 숫자가 없으므로, 현 단계에서는 '확정된 실적 재료'가 아니라 '중장기 경쟁 구도 변화의 단서'로 분류하는 것이 사실에 가깝습니다.
또한 개별 기술 뉴스에 반응하는 주가 움직임은 기대가 앞서 반영되는 경우가 많다는 평가가 많습니다. 특정 종목을 사거나 팔라는 조언은 이 글의 역할이 아니며, 본인의 투자 기간과 감내 가능한 손실 범위를 먼저 정한 뒤 정보의 성격을 대조해 보는 접근이 필요합니다.
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