삼성전자 HBM4 양산 출하 "올해 HBM 매출 3배"

[디지털투데이 석대건 기자] 삼성전자가 세계 최초로 차세대 고대역폭메모리(HBM) 제품인 HBM4를 양산 출하했다고 공식적으로 12일 밝혔다. 업계 표준(JEDEC) 대비 46% 빠른 11.7Gbps 동작 속도를 확보했으며, 전력 효율은 전 세대 대비 40% 개선됐다. 삼성전자는 2026년 HBM 매출이 전년 대비 3배 이상 증가할 것으로 전망하고 있다.

이번 HBM4에는 최선단 1c(10나노급 6세대) 디램(DRAM)과 4나노 베이스 다이가 적용됐다. 삼성전자는 HBM4 개발 착수 단계부터 JEDEC 기준을 상회하는 성능 목표를 설정하고, 기존에 검증된 공정을 적용하던 전례를 깨고 최선단 공정을 선제 도입했다고 설명했다. 재설계 없이 양산 초기부터 안정적인 수율과 성능을 확보한 것이 특징이다.

황상준 삼성전자 메모리개발담당 부사장은 "공정 경쟁력과 설계 개선을 통해 성능 확장을 위한 여력을 충분히 확보함으로써, 고객의 성능 상향 요구를 적기에 충족할 수 있었다"고 말했다.

핵심 성능 지표를 보면, 동작 속도는 JEDEC 업계 표준 8Gbps를 46% 상회하는 11.7Gbps를 안정적으로 확보했다. 최대 13Gbps까지 구현이 가능하다. 전작 HBM3E의 최대 핀 속도 9.6Gbps 대비 약 1.22배 향상된 수치다.

총 메모리 대역폭은 전작 HBM3E 대비 약 2.7배 향상된 최대 3.3TB/s 수준으로, 고객사 요구 수준인 3.0TB/s를 상회한다. 용량은 12단 적층 기술을 통해 24GB~36GB를 제공하며, 고객사 제품 일정에 맞춰 16단 적층 기술을 적용해 최대 48GB까지 확장할 계획이다.

HBM4는 데이터 전송 I/O 핀 수가 기존 1024개에서 2048개로 2배 확대됐다. 이에 따라 전력 소모와 열 집중 문제가 발생하는데, 삼성전자는 코어 다이에 저전력 설계 기술을 적용하고 실리콘관통전극(TSV) 구동회로의 전압을 1.1V에서 0.75V로 낮춰 TSV 구동 전력을 약 50% 절감했다. 전력분배네트워크(PDN) 최적화도 병행했다.

그 결과 전 세대 대비 에너지 효율 약 40%, 열 저항 특성 약 10%, 방열 특성 약 30%가 각각 개선됐다. 데이터센터 운영사 입장에서는 GPU 연산 성능을 높이면서 서버·데이터센터 단위의 전력 소모와 냉각 비용을 줄일 수 있다.

◆HBM4E 하반기·커스텀 HBM 2027년 샘플 출하 예고

삼성전자는 2026년 HBM 매출이 2025년 대비 3배 이상 증가할 것으로 보고, HBM4 생산 능력을 선제적으로 확대하고 있다. 글로벌 주요 GPU 업체 및 자체 칩을 설계하는 하이퍼스케일러 고객사들로부터 HBM 공급 협력 요청이 이어지고 있다.

공급 안정성의 근거는 삼성전자가 로직·메모리·파운드리·패키징을 아우르는 '원스톱 솔루션'을 제공할 수 있는 세계 유일의 종합반도체기업(IDM)이라는 점을 들었다. 자체 파운드리 공정과 HBM 설계 간 긴밀한 DTCO(설계-기술 공동최적화) 협업이 가능하고, 선단 패키징 역량도 자체 보유해 공급망 리스크를 최소화하고 생산 리드타임을 단축할 수 있다고 강조했다.

인프라 측면에서는 업계 최대 규모 디램 생산능력과 선제적으로 확보해 온 클린룸을 기반으로 수요 확대에 유연하게 대응할 수 있는 역량을 갖췄다고 강조했다. 2028년부터 본격 가동될 평택사업장 2단지 5라인은 HBM 생산의 핵심 거점으로 활용될 예정이다.

차세대 로드맵도 구체화되고 있다. HBM4의 동작 속도·대역폭·전력 효율을 한층 끌어올린 HBM4E는 2026년 하반기 샘플 출하가 예정됐다. 고객사 AI 가속기·GPU 아키텍처에 맞춰 용량, 속도, 전력 특성 등을 맞춤 설계하는 커스텀(Custom) HBM은 2027년부터 고객사별로 순차 샘플링을 시작한다고 회사는 전했다.

삼성전자 관계자는 "HBM4 양산 과정에서 확보한 1c 공정 기반의 품질과 공급 안정성은 향후 HBM4E 및 커스텀 HBM 등 고부가 제품으로의 전환 과정에서도 중요한 경쟁 요소가 될 것"이라고 말했다.