국제반도체표준협의기구(JEDEC)가 고대역폭메모리(HBM)4 표준이 완성 단계에 접어들었다고 밝혔다. HBM4는 인공지능(AI) 가속기에 필수적으로 쓰이는 HBM3e의 뒤를 이을 6세대 HBM으로 최대 16단 적층이 가능하고 더 높은 용량과 대역폭을 지원한다. 새 ‘게임의 룰’ 등장이 예고되며 HBM 시장에는 또 한 번의 변혁이 다가온다. 경쟁사 SK하이닉스·마이크론에 뒤처진 삼성전자(005930)는 HBM4를 기점으로 ‘일발역전’을 노리며 칼을 갈고 있다.
사진제공=삼성전자10일(현지 시간) JEDEC 솔리드스테이트 기술 협회는 “HBM4 표준이 완성에 가까워지고 있다”고 밝혔다. JEDEC이 HBM4 표준 제정 진행 상황에 관해 발표한 것은 처음이다. JEDEC은 글로벌 반도체·테크 기업이 모인 단체다. D램·낸드플래시 등 메모리 반도체는 물론 인터페이스·패키징 등 반도체 공급망 전반의 표준 규격을 만든다. JEDEC 표준은 신형 반도체 설계·제작을 위한 ‘지침서’다. 표준 완성을 기점으로 본격적인 HBM4 개발이 가능해지는 셈이다.
JEDEC은 ‘HBM4는 현재 발표된 HBM3를 넘어선 진화적 단계로 더 높은 대역폭과 더 낮은 전력소비량, 면적 당 용량 증가로 데이터 처리 속도를 더욱 향상시킨다”며 “생성형 인공지능(AI), 고성능컴퓨팅(HPC), 그래픽처리장치(GPU)와 서버 등 대용량 데이터와 복잡한 계산을 효율적으로 처리하는 데 필수적”이라고 강조했다.
이날 JEDEC은 완성 단계에 접어든 HBM4의 규격 일부를 공개했다. 성능 기준점은 기존에 알려진 것과 대동소이하다. HBM4는 12단에 머물던 HBM3·HBM3e보다 한 차원 높은 최대 16단을 지원한다. 이는 단위면적 당 용량이 커지고 속도도 더욱 빨라짐을 의미한다. D램 당 용량도 기존 최대 24Gb(기가비트)에서 32Gb로 확장된다. 층 수가 높아질 뿐 아니라 층 당 용량 밀도도 높아지는 셈이다.
또 기존 1028비트(bit)인 층 당 채널 수가 2048비트로 두 배 늘어나고 반도체 칩 면적이 더 크다는 점도 확인했다. 채널 당 속도는 6.4Gbps(초당 기가비트)로 초기 합의가 마무리됐다. 이 속도는 더 높아질 가능성이 크다. 이미 시장에 공급 중인 HBM3e가 8Gbps를 지원하고 있기 때문이다. 실제 황상준 삼성전자 메모리사업부 D램 개발실장(부사장)은 지난 3월 실리콘밸리에서 열린 ‘멤콘(Memcon) 2024’에서 HBM4 코드명 ‘스노우볼트’를 소개하며 “채널 당 속도는 8Gbps로 개발 중이지만 고객사 요청이 있다면 최대 10Gbps까지 높일 수 있다”고 밝히기도 했다. JEDEC은 “채널 당 속도에 대해서는 더 높은 주파수에 대한 논의가 계속되고 있다”고 전했다.
다만 JEDEC은 반도체 업계에서 화두가 되고 있는 적층 높이에 대해서는 언급하지 않았다. 당초 JEDEC은 올 초 HBM4 규격을 공개할 예정이었으나 적층 높이에 대한 회원사 간 이견으로 발표가 늦어졌다고 한다. JEDEC은 기존 720마이크로미터(μm)에서 775μm로 높이 제한을 완화하려는 것으로 알려져 있다. 더 높은 단 수를 쌓기 위해서는 여유 공간이 필요한 탓이다.
HBM4 규격 제정은 현재 HBM 시장에서 경쟁사에 뒤처졌다는 평가를 받고 있는 삼성전자에게 기회요소가 될 전망이다. 게임의 ‘룰’이 바뀌는 시점에서 간극을 좁힐 기회를 잡을 수 있다는 기대감이 따른다. 특히 삼성전자가 HBM에 적용중인 비전도성필름(NCF) 기술은 고적층에 유리해 ‘단수’가 16층으로 높아지는 HBM4에 최적이라는 평가를 받고 있다. 삼성전자는 더 낮은 높이로도 고적층이 가능한 하이브리드본딩 기술 개발에도 속도를 내고 있다. 지난 4월에는 하이브리드본딩을 적용해 16단 HBM4를 구현했다고 밝히기도 했다.
