[아이뉴스24 권서아 기자] 인공지능(AI)용 고대역폭메모리(HBM)가 고객별로 설계를 달리하는 '맞춤형 반도체'로 진화하면서 메모리 업체들의 협업 공식도 바뀌고 있다.
삼성전자는 고객 요구에 따라 경쟁 파운드리인 대만 TSMC의 공정을 활용할 가능성이 거론되고 있으며, SK하이닉스는 TSMC·글로벌 고객사와의 공동개발 범위를 넓히고 있다.
메모리 업체가 HBM을 단독으로 개발·생산하던 방식에서 벗어나 고객사와 파운드리, 패키징 업체가 설계 단계부터 함께 참여하는 구조로 전환되는 모습이다.
16일 업계에 따르면, 삼성전자는 맞춤형(커스텀) HBM의 베이스다이에 자체 파운드리뿐 아니라 TSMC 공정을 활용하는 방안을 선택지로 열어두고 있다. 고객이 요구하는 설계와 생산공정에 따라 TSMC가 만든 베이스다이를 삼성전자의 D램과 결합하는 방식이다.
다만 특정 고객사와 TSMC 공정 활용에 관한 계약이 확정된 단계는 아닌 것으로 알려졌다.
HBM4부터 달라진 베이스다이…고객 요구가 공정 결정
HBM은 여러 장의 D램을 쌓아 만든 메모리다. 가장 아래에는 D램과 그래픽처리장치(GPU) 사이에서 데이터를 주고받는 베이스다이가 붙는다.
현재 6세대 제품인 HBM4부터 이 베이스다이가 크게 달라졌다. 기존 D램 공정 대신 로직(연산·제어용 회로)에 강한 파운드리 공정을 쓰기 시작했다. 베이스다이가 맡는 기능이 많아지면서 성능과 전력 효율을 높이기 위해서다.
삼성전자는 HBM4 베이스다이를 자체 4나노(㎚·1㎚=10억분의 1m) 파운드리 공정에서 생산하고 있다. 메모리와 시스템설계(LSI), 파운드리, 반도체 후공정(패키징)을 한 회사에서 처리하는 '원스톱 솔루션'이 삼성의 강점이었다.
커스텀 HBM에서는 고객 요구가 더 중요해진다. 고객의 AI 가속기에 맞춰 베이스다이의 인터페이스(연결)와 제어 기능까지 따로 설계하기 때문이다. 고객이 원하는 설계와 공정에 따라 외부 파운드리를 선택해야 하는 경우도 생길 수 있다.
SK하이닉스, TSMC 이어 글로벌 고객과 공동개발 확대
SK하이닉스는 HBM4부터 TSMC와 협력하고 있다. 양사는 2024년 HBM4와 차세대 패키징 기술 개발에 손을 잡았다. SK하이닉스 HBM4 베이스다이는 TSMC의 첨단 로직 공정을 활용한다.
최근에는 협업 범위를 3D 적층 D램으로 넓히려는 움직임도 나타나고 있다.
SK하이닉스 미국법인은 지난달부터 미국 고객과 3D 적층 D램용 로직다이를 공동 설계하는 인력을 모집하고 있다. 이달 초에는 관련 개발을 이끌 '3D Stacked Logic Design' 디렉터급 채용 공고도 추가했다.
업무에는 미국 고객과 로직다이를 함께 설계하고 파운드리 공정을 검증하는 내용이 담겼다. 다만 3D D램에 TSMC 공정을 적용한다는 의미는 아니다. 어떤 파운드리와 손잡을지도 공개되지 않았다.
SK하이닉스는 지난 8일 경기 이천캠퍼스에서 열린 '2026 미래포럼'에서도 3D D램의 '로직 파운드리화'를 개발 방향으로 내놨다. 데이터를 저장하는 D램 셀과 이를 제어하는 주변회로를 나눠 각각에 맞는 공정으로 만든 뒤 연결하는 방식이다.
엔비디아가 지난달 26일 공개한 ‘NVHBM’도 이러한 변화를 보여주는 사례다. NVHBM은 기존 AI 가속기에 있던 메모리 컨트롤러를 HBM 내부로 옮기고, 엔비디아 제품에 맞춰 설계한 베이스다이를 적용하는 기술이다. 엔비디아는 주요 메모리 업체들과 함께 제품을 설계하고 검증할 계획이다.
커스텀 HBM 경쟁의 핵심이 단순한 D램 적층 능력에서 고객 맞춤형 설계와 파운드리·패키징을 아우르는 협업 역량으로 옮겨가고 있는 셈이다. 삼성전자와 SK하이닉스가 고객 및 외부 파운드리와 얼마나 유연한 개발 체계를 구축하느냐가 차세대 HBM 시장의 주도권을 가를 전망이다.
/권서아 기자(seoahkwon@inews24.com)