[디지털데일리 배태용 기자] SK하이닉스가 HBM3E(5세대 고대역폭메모리) 16단을 최초로 개발하며 업계가 요동치고 있다. 이번 성과는 단순한 기술적 선행을 넘어, 차세대 주력으로 떠오를 HBM4에서도 확실한 우위를 점할 수 있는 기반을 다졌다는 평가를 받기 때문.

11일 반도체 업계에 따르면, SK하이닉스는 최근 열린 SK AI 서밋(SK AI Summit) 행사에서 'HBM3E 16단'을 세계 최초로 개발했다고 발표, 업계의 이목을 집중시켰다. SK하이닉스는 당초 HBM3E에서 8단과 12단 제품만 개발, 양산할 계획이었다.

HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 적층해 데이터 처리 속도를 혁신적으로 향상시키는 고성능 메모리로, AI 서버 구축에 필수적인 AI GPU(그래픽처리장치)에 반드시 탑재되는 부품이다. 엔비디아 GPU 블랙웰 시리즈에 탑재될 HBM3E는 8단과 12단 구성이 일반적이었다. 16단 적층은 기술적 난이도가 높아 HBM4부터 도입될 것으로 예상됐으나 이를 뒤집은 것.

발표 당시 곽노정 SK하이닉스 CEO은 "HBM3E 16단 제품은 기존 12단 구성 대비 학습 성능이 18%, 추론 성능이 32% 향상되는 것으로 확인됐다"라며 "이로써 고도화된 AI 연산과 대규모 데이터 처리를 요구하는 최신 시스템에서 더욱 효율적인 성능을 제공할 수 있을 것으로 기대된다"라고 말했다.

이어 "SK하이닉스는 내년 초부터 이 제품의 샘플을 고객사에 제공할 예정이며, 이를 통해 AI 시장의 급증하는 메모리 수요에 대응하겠다는 계획이다"라고 덧붙였다.

이번 HBM3E 16단 개발로 향후 HBM4 제품에서도 양산 노하우를 바탕으로 경쟁 우위를 갖출 수 있을 것으로 전망된다. 생산 노하우 등을 쌓아 차기 개발 수율을 올릴 수 있는 기반이 될 수 있어서다.

HBM에서는 단 수가 늘어날수록 수율과 열 관리 등의 난이도가 높아진다. 12, 16단이 기본인 HBM4는 기존 HBM3E 최대치였던 12단을 넘어서는 적층 구조일뿐더러 처음으로 도입하는 구조이다 보니, 수율 관리가 중요한 과제로 대두됐다. 특히 각 층 사이의 열 분산 문제, 신호 전달의 효율성, 전력 소비 등에서도 새로운 요구 사항이 생겨 수율 등에 있어서 고객사 기준을 맞추기 어려울 수도 있다는 우려가 있었다.

이러한 가운데, 이번에 SK하이닉스의 HBM3E 16단 개발은 향후 HBM4의 16단 양산에서 발생할 수 있는 문제를 미리 해결하는 경험을 축적할 수 있다 보니, HBM4에서도 선두를 유지하는 도움이 될 것이라는 기대가 나오는 것이다.

HBM4는 2025년 말부터 예정된 차세대 GPU '루빈(Rubin)' 아키텍처부터 본격적으로 채택할 것으로 전망된다. 루빈은 엔비디아가 2026년 출시를 목표로 개발 중인 차세대 GPU로, 주요 특징 중 하나는 HBM의 대규모 탑재다.

루빈이 처음으로 공개된 컴퓨텍스 2024 행사에서 젠슨 황 CEO는 루빈의 사양 등에 대한 세부 스펙은 밝히지 않았으나, "HBM4가 탑재될 것"이라 밝혔다. 구체적으로 기본 루빈 GPU에는 HBM4 메모리 8개가, 고성능 버전인 루빈 울트라에는 HBM4 메모리 12개가 탑재될 예정이다. 이는 엔비디아가 자사 AI 반도체 칩에 HBM을 12개까지 사용하는 최초의 사례다.

향후 빅테크 기업들이 루빈을 본격적으로 도입할 경우, HBM4 메모리의 수요 증가로 이어질 것으로 예상된다.

한 업계 전문가는 "HBM3E 16단의 안정적인 생산 경험은 HBM4 16단 양산의 기반이 돼 고객사 요구에 더욱 신속히 대응할 수 있게 한다"라며, "HBM4에서도 SK하이닉스의 우위가 점쳐지는 대목이다"라고 설명했다.