'12단 쌓은 D램' '세계 첫 양산'…韓반도체 'HBM 전장'된 엔비디아 GTC

[이데일리 최영지 기자·뉴욕=김상윤 특파원] 삼성전자와 SK하이닉스, 마이크론 등 메모리반도체 3사가 엔비디아의 연례 개발자 콘퍼런스인 ‘GTC 2024’에서 5세대 고대역폭메모리(HBM3E) 신제품 전시를 통해 자사 기술력을 뽐내는 데 집중하는 모양새다. 역대 최대 규모 행사인 만큼 글로벌 빅테크가 대거 참여해 메모리업체로선 HBM시장 점유율을 높일 수 있는 절호의 기회이기 때문이다. 이날 젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO)가 HBM3E가 들어가는 기존 그래픽처리장치(GPU)인 H100를 잇는 제품인 ‘블랙웰’(B200)을 공개한 만큼 메모리 3사의 차세대 HBM 경쟁은 더욱 격화할 것으로 보인다.

삼성전자는 업계 최초로 D램 칩을 12단까지 쌓은 5세대 고대역폭 메모리 HBM(HBM3E) 실물을 전시했다. (사진=연합뉴스)

◇삼성·SK, 美서 HBM 1,2위 경쟁 치열…마이크론도 거센 추격

삼성전자(005930)와 SK하이닉스(000660)는 18일(현지시간) GTC 2024가 열린 미국 캘리포니아 새너제이 SAP컨벤션센터에 나란히 전시관을 마련해 HBM3E 제품을 대거 공개했다.

삼성전자는 지난달 말 업계 최초로 D램 칩을 12단까지 쌓은 HBM3E 제품을 개발했다고 알린 데 이어 이번 행사에서 처음으로 실물을 전시했다.

HBM은 D램 여러 개를 수직으로 연결해 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고성능 메모리다. 1세대(HBM)-2세대(HBM2)-3세대(HBM2E)-4세대(HBM3)-5세대(HBM3E) 순으로 개발되고 있다. 24Gb(기가비트) D램 칩을 TSV(실리콘 관통 전극) 기술로 12단까지 적층해 업계 최대 용량인 36GB(기가바이트) HBM3E 12H를 구현한 것으로, SK하이닉스와의 시장 선점 경쟁에 한발 뒤처진 이후 내놓은 반격의 카드인 셈이다.

SK하이닉스도 삼성전자를 의식한 듯 이날 전시에 HBM3E 12H 실물을 공개했다. 아직 개발 중인 것으로 파악되며 SK하이닉스는 12단 적층·36GB HBM3E 제품을 연말 개발해 공급하는 것을 목표로 한다.

또 SK하이닉스는 이날 GTC 개막에 발맞춰 HBM3E 8H 신제품 양산 소식을 알렸다. 지난해 8월 HBM3E 개발을 알린 지 7개월 만으로 이달 말 엔비디아에 납품을 시작해 양사 간 협력관계를 공고히 한다. SK하이닉스 측은 “HBM3에 이어 현존 D램 최고 성능을 구현한 HBM3E 역시 가장 먼저 고객사에 공급한다”고 전했다.

삼성전자와 SK하이닉스는 각기 다른 기술 차별성을 강조하며 신경전도 지속 중이다. SK하이닉스는 이날 “AI 메모리는 극도로 빠른 속도로 작동해야 하는 만큼 효과적인 발열 제어가 관건”이라며 “신제품에 어드밴스드(Advanced) MR-MUF 공정을 적용, 열 방출 성능을 이전 세대 대비 10% 향상시켰다”고 했다. 이는 삼성전자가 택한 TC-NCF 방식과 다르다. 이 기술은 칩 사이에 얇은 비전도성 필름(NCF)을 넣은 뒤 열로 압착하는 방식으로 칩 사이의 공간을 완벽히 메울 수 있다는 게 삼성전자 설명이다.

후발업체인 마이크론도 경쟁력을 과시하고 있다. 지난달 말 업계에서 가장 먼저 HBM3E 양산 소식을 알리며 “H200에 쓰일 것”이라고 깜짝 발표했다. 고객사 엔비디아를 자신 있게 언급한 것으로 우리나라 업체로서 이들 미국 기업 간 동맹이 강화하는 것을 우려하지 않을 수 없다.

젠슨 황 엔비디아 최고경영자(CEO) (사진=엔비디아)

◇“차세대 GPU ‘블랙웰’, 새 산업혁명 원동력”…엔비디아 쟁탈전

젠슨 황 엔비디아 CEO는 이날 차세대 인공지능 칩 ‘블랙웰(B200)’을 공개했다. 기존 호퍼 아키텍처(프로세서 작동방식)를 대체할 블랙웰은 수학자 데이비드 해롤드 블랙웰의 이름을 땄다.

젠슨 황은 “현재 최고급 그래픽처리장치(GPU)인 H100은 환상적이지만 더 큰 GPU가 필요하다”며 “AI가 경제의 근본적인 변화를 이끄는 원동력이고 블랙웰은 새로운 산업 혁명의 원동력이 될 엔진”이라고 했다.

이번에 공개한 ‘GB200 그레이스 블랙웰’은 중앙처리장치(CPU) 1개와 B200 GPU 2개를 연결한 슈퍼칩이다. CPU 36개와 GPU 72개를 ‘NV링크’라는 엔비디아의 인터페이스로 연결해서 하나의 큰 컴퓨팅 유닛을 만들었다. CPU와 GPU 등을 합침으로써 기존 H100 대비 최대 30배 연산 처리 성능이 향상됐다. 이 제품에는 최대 864GB 메모리가 적용되는 만큼 메모리업체 입장에선 차세대 HBM 시장 공략의 기회가 더욱 커졌다. HBM3E 수주 시 대량 납품이 가능해져 수익을 극대화할 수 있어서다.

이에 삼성전자는 지난해 4만5000장 수준이던 HBM 생산 능력을 올해는 13만 장으로 약 2.8배 늘릴 계획이다. SK하이닉스도 올해 HBM 생산 능력을 지난해 4만5000장 대비 2.7배 많은 12만~12만5000장으로 끌어올린다.

HBM 시장은 올해 본격적으로 커질 것으로 전망된다. 시장조사업체 트렌드포스에 따르면 전 세계 D램 매출에서 HBM이 차지하는 비중은 지난해 8.4%에서 올해 말 20.1%로 급상승할 것으로 나타났다.