삼성, 3D zHBM 공개…SK하이닉스와 차세대 메모리 로드맵 경쟁

삼성전자와 SK하이닉스가 차세대 인공지능(AI) 메모리 기술을 놓고 로드맵 경쟁에 나선다. 고대역폭메모리(HBM)를 두고 치열한 주도권 경쟁을 펼치고 있는 양사는 미국 캘리포니아주 샌타클래라에서 열리는 FMS 2026에 맞춰 나란히 새로운 기술을 선보이며 경쟁에 들어갔다.

양사 모두 현재 HBM의 한계를 놓고는 동일한 진단을 내렸다. AI 시장이 에이전틱 AI로 넘어가면서 처리해야 할 토큰과 문맥 데이터가 폭증하고, 데이터 이동 과정에서 발생하는 전력 소모가 새로운 병목이 되고 있다는 분석이다.

이에 따라 삼성전자가 선보인 차세대 메모리는 'zHBM'이다. 5일 업계에 따르면 삼성전자는 4일(현지 시각) FMS 2026에서 차세대 3D 메모리 아키텍처인 zHBM과 zNAND-O 실물 모형(mockup)을 최초로 공개했다.

zHBM은 기존에 AI 가속기 옆에 HBM을 배치하는 방식에서 HBM을 연산 칩 위에 수직으로 쌓는 구조를 가졌다. 이 구조를 통해 메모리 간 데이터 이동 거리를 줄여 대역폭과 전력 효율을 높이는 게 목표다.
zHBM이 적용된 시스템은 HBM5 대비 최대 8배 높은 성능을 제공, 전력 대비 성능 비율을 최대 3배 향상하고 열 저항을 절반 이상 낮출 수 있다는 게 삼성전자의 설명이다.

삼성전자는 이날 기기 내장형(온디바이스) AI 환경에 최적화한 차세대 낸드설루션 'z낸드-O'도 선보였다. z낸드-O는 D램의 용량 부족과 기존 낸드의 낮은 대역폭 문제를 동시에 해결해 고용량, 고대역폭, 빠른 응답속도를 구현한다고 삼성전자는 강조했다. 아울러 400단 이상을 수직 적층한 10세대 V낸드 'V10 BV-낸드'도 업계 최초로 공개했다.



삼성전자보다 한발 앞서 차세대 메모리 기술을 공개한 SK하이닉스는 계층형 메모리 시스템을 제시한 상황이다. 연산처리장치의 3D 적층 D램, 고대역폭플래시(HBF), 컴퓨트익스프레스링크(CXL) 기반 '메모리 풀' 등을 결합해 메모리 계층을 구성하는 방안이다.

특히 SK하이닉스는 샌디스크와 함께 HBF의 첫 표준 규격도 공개했다. HBF는 HBM과 SSD 사이에 놓이는 새로운 메모리 계층이다. HBM처럼 데이터를 빠르게 주고받으면서도 낸드를 기반으로 해 용량을 크게 키울 수 있다.
용량은 낸드 다이를 8단과 16단으로 쌓는 두 가지 스택 구성을 기준으로 최대 512GB까지 정의했다.

구조적으로는 삼성전자와 SK하이닉스 모두 큰 차이는 없다. 그래픽처리장치(GPU) 위에 3D로 D램을 쌓고 낸드를 이용해 용량을 크게 늘리는 방법이다. 이들을 연결하는 데에도 업계 표준인 UCIe(인터페이스 규격)를 사용했다.

다만, 다른 지점은 차세대 메모리를 어떻게 양산하고 생태계를 구축할지에 대한 전략이다. 삼성전자는 메모리와 로직, 패키징까지 아우르는 종합반도체(IDM) 기업임을 강조하며 고객 맞춤형 AI 반도체를 통합형으로 구현하겠다고 밝혔다.

SK하이닉스는 표준 모델을 만들어 차세대 메모리 시장에 여러 기업이 참여, AI 칩과 HBF가 연동될 수 있도록 상용 생태계를 구축한다는 계획이다.


박상휘 글로벌이코노믹 기자 shpark03@g-enews.com