HBM4 엔비디아 퀄테스트 최종 단계...삼성·SK하닉 초긴장

엔비디아향 검증, 큰 시차 없어

삼성, D1c 기반 발열 잡아 호평

SK하닉, 퍼스트 벤더 수성 총력

삼성전자(왼쪽), SK하이닉스 사옥 로고 [사진=연합뉴스]

삼성전자와 SK하이닉스 간 6세대 고대역폭메모리(HBM4) 주도권 경쟁이 본격화하고 있다.

4일 반도체 업계에 따르면 양사는 엔비디아용 HBM4 12단 제품에 대한 품질 테스트(퀄 테스트) 최종 단계를 각각 진행 중인 것으로 알려졌다. 최종 결과는 이르면 이달 말, 늦어도 내달 초에는 나올 것으로 파악된다.

SK하이닉스는 지난해 9월 HBM4 최종 개발 소식을 알리고 11월 엔비디아에 샘플을 보내 퀄 테스트를 진행하고 있다. 

삼성전자도 지난해 9월 HBM4 시제품을 제공해 퀄 테스트를 진행 중이며, 지난해 11월 HBM4 내부 양산 승인(PRA)을 완료하며 추격 속도를 높였다.

엔비디아는 올해 말 출시를 목표로 하고 있는 차세대 인공지능(AI) 가속기 '루빈' 시리즈에 HBM4를 적용한다는 목표를 세우고 양사와 긴밀히 소통하고 있다.

HBM4는 기존 HBM 시장 판도를 흔들 '게임체인저'로 꼽힌다. 전작인 HBM3E 대비 대역폭(데이터 속도)이 약 1.5~2배 향상됐으며 전력 효율도 40%가량 개선돼 AI 시대를 앞당길 핵심 반도체로 꼽힌다.

양사 제품이 각각 엔비디아 퀄테스트를 통과하려면 까다로운 조건을 충족해야 한다. 지난 4월 글로벌 반도체 표준화 기구(JEDEC)는 핀당 8Gbps 속도 지원, 2048-bit 인터페이스로 대역폭 대폭 향상, 2TB/s 이상 스택당 대역폭 목표, 775㎛ 두께 표준 완화 등 내용을 담은 HBM4 최종 규격(JESD238)을 공식 발표한 바 있다.

엔비디아 측 요구사항은 이보다 더 높은 수준인 것으로 알려졌다. 엔비디아는 HBM4부터 최고 수준의 성능, 전력 효율성, 그리고 2.5D 패키징 적합성에 초점을 두고 까다로운 테스트를 진행 중이며, 특히 루빈 칩과 HBM을 연결하는 실리콘 인터포저 기반 2.5D 패키징 환경에서 데이터 전송 속도(핀당 10Gbps 이상)와 발열 관리, 높은 수율 및 안정성을 요구한다.

업계 관계자는 "엔비디아는 시스템 설계 상 HBM칩 온도가 그래픽처리장치(GPU) 코어보다 10도 이상 높아지면 발열 기준을 충족하지 못한 것으로 본다"며 "따라서 속도뿐 아니라 발열 관리가 최종 합격을 위한 핵심"이라고 설명했다.

삼성전자 HBM4는 최근 엔비디아 측에서 구동 속도와 전력 효율 측면에 대해 가장 좋은 결과를 얻은 것으로 알려졌다. 특히 HBM3E에서 발목을 잡았던 발열 문제는 'D1c(6세대 10나노급 D램 공정 기술)'를 코어 다이로 쓰면서 획기적으로 낮춘 것으로 알려졌다.

SK하이닉스는 현재 HBM '퍼스트 벤더(최우선 공급업체)' 지위 수성을 목표로 하고 있다. 다만 HBM3E에서 양사 간 기술 격차가 1년 정도였던 것을 감안하면 두 회사 간 격차는 크게 좁혀졌다는 게 중론이다.

또 다른 업계 관계자는 "(퀄 테스트 결과) 데이터 전송 속도 미달 시 엔비디아가 기준 속도를 일부 조정할 가능성도 거론되지만 기본적으로 품질 기준을 충족하는 제품을 퍼스트 벤더로 선정할 가능성이 더 크다'며 "이번 HBM4 퀄 테스트 결과는 메모리 업계의 향후 시장점유율과 매출·영업이익을 결정할 중요한 분기점이 될 것"이라고 말했다.