삼성전자 HBM3E, 엔비디아 최종 검증 6월 재도전...HBM4 설계 한계

차세대 AI 반도체의 핵심 부품인 고대역폭메모리(HBM) 시장에서 삼성전자가 기술적 난제에 직면했다. 지난달 31일(현지시각) 새미팬즈(SammyFans)와 SEDaily 보도에 따르면, 삼성전자는 HBM3E 12단 제품의 엔비디아 최종 검증을 2025년 6월 목표로 재추진 중이며, HBM4 개발은 설계 단계에서 진전이 더딘 것으로 나타났다.

◇ HBM3E 인증 지연과 HBM4 설계 과제

삼성전자의 HBM3E 12단 제품은 엔비디아의 완성품 인증을 1년 넘게 기다리고 있다. SK하이닉스와 마이크론은 이미 엔비디아와 공급 계약을 체결해 HBM3E 시장을 선점한 상태다. SEDaily는 삼성전자가 HBM3E의 기본 칩(베이스 다이)을 재설계해 6월 중 검증을 시도할 계획이라고 전했다.

HBM4 개발은 더욱 복잡하다. 2048개의 실리콘 관통 전극(TSV)과 적층 열 문제를 해결해야 하며, 재설계 전 수율은 30% 미만이었다. 삼성전자는 2025년 말까지 시험용 웨이퍼 출시를 목표로 하지만, 기술적 장벽이 높다는 분석이 나온다.
◇ 1c D램 수율 개선과 생산 확대

삼성전자는 차세대 1c D램 개발에서 뚜렷한 진전을 보이고 있다. SEDaily에 따르면 1c D램 저온 시험 수율은 50%, 고온 시험 수율은 60~70%에 이르렀다. 이는 업계 대량 생산 기준인 40%를 웃도는 수치다. 지난해 삼성전자의 1c D램 수율이 30%에도 못 미쳤던 것과 비교하면 크게 나아진 것이다. 삼성전자는 칩 크기 확대와 주변 회로 조정으로 지난해 대비 수율을 2배 이상 끌어올렸다.

전용현 삼성전자 부회장은 대대적으로 제품을 새로 설계해 효율을 높였고, 개발팀은 최근 첫 시험용 웨이퍼를 내놨다. 전용현 부회장은 "재설계를 통해 생산 효율성과 신뢰성을 동시에 확보했다"고 강조했다.

평택·화성 공장의 HBM3E용 1a D램 생산량도 증가세다. 업계는 "엔비디아 차기 칩(루빈) 지연 시 HBM3E 수요가 당분간 유지될 것"이라며 삼성전자의 반등 기회를 주목하고 있다.

시장에서는 엔비디아의 차기 반도체 칩(루빈) 출시가 늦어지면 HBM3E 수요가 한동안 이어질 것이라는 해석이 나온다. HBM4 개발이 늦어지는 사이 SK하이닉스와 마이크론이 HBM 시장에서 점유율을 넓히고 있다는 점도 주목받고 있다.

반도체 업계 관계자는 "삼성전자가 HBM4에서 1c D램을 적용하면 기술적 우위를 확보할 수 있으나, 양산 시한이 관건"이라고 지적했다. 한 관계자는 "HBM3E 품질 검증 지연이 HBM4 개발에도 영향을 미칠 수 있다"고 우려를 표명했다.

업계에서는 삼성전자가 생산 안정성과 기술 신뢰성을 높여 HBM 시장에서 경쟁력을 되찾을 수 있을지 관심이 쏠리고 있다.


박정한 글로벌이코노믹 기자 park@g-enews.com