한발 늦어도 차세대 기술 심는다 … 삼성전자, HBM 전략 차별화

SK하이닉스에 이어 마이크론이 6세대 HBM(고대역폭메모리)인 'HBM4' 샘플 공급을 시작하면서 HBM4 경쟁 막이 올랐다. 삼성만 아직 샘플 출하 단계에 도달하지 못했지만 경쟁사들과 달리 생산성이나 성능, 전성비가 좋은 10나노급 6세대(1c) D램 기술을 적용한다는 점에서 게임 체인저가 될 수 있다는 전망이 나온다.

12일 반도체업계에 따르면 지난 3월 SK하이닉스가 엔비디아 등 주요 고객사들에 HBM4 샘플 공급을 시작한데 이어 최근 마이크론도 다수의 고객사들에 HBM4 제품의 12단 샘플을 공급했다고 밝혔다. 마이크론은 고객사들의 차세대 AI 플랫폼 확대 일정에 맞춰 내년 HBM4 생산을 확대하겠다는 계획도 제시했다.

예상보다 빠르게 진행된 마이크론의 HBM4 샘플 공급을 두고 업계에선 최종 계약이 성사될 때까지 지켜볼 필요성은 있다고 입을 모은다. 메모리 반도체 시장에서 만년 3위에 머물렀던 마이크론은 그동안 범용 메모리 시장에서도 기술력을 과시하기 위해 신기술과 신제품 공개를 무리하게 앞당기는 경향이 있었고 실제 양산이나 성능에서는 1, 2위인 삼성과 SK하이닉스에 미치지 못하는 경우가 많았기 때문이다.

하지만 일각에선 마이크론이 HBM 분야에서 승부수를 띄우고 전력을 집중하고 있는만큼 HBM4에서도 좋은 성과를 거둘  가능성도 높게 본다. 이전 세대인 HBM3E도 엔비디아 공급망에 들어갔던 경험도 있고 범용 제품보단 HBM과 같은 고성능 맞춤형 메모리 시장에 맞는 세일즈 구조를 갖췄다는 점도 마이크론의 강점으로 거론된다.

아직 유일하게 HBM4 샘플을 완성하지 못한 삼성전자는 발등에 불이 떨어진 상황이다. 내부적으론 오는 3분기 중에는 고객사들에 샘플 출하를 시작할 것이라는 로드맵을 세워두고 순조롭게 이행하는 중이지만 경쟁사들이 많게는 반년 먼저, 적게는 3개월 가량 앞서 샘플 검증 단계에 돌입하면서 조바심이 날 수 밖에 없는 처지다.

게다가 삼성은 HBM4부터는 1c D램 기술을 적용키로 해 경쟁사들보다 험로가 예상된다. SK하이닉스와 마이크론 모두 10나노급 5세대(1b) 공정으로 HBM4를 제조했지만 삼성은 HBM4의 속도나 전력 효율 등을 최대화하고 미세공정 완성도를 높일 수 있는 공정인 1c를 적용해 승부수를 던졌다.

1c 자체가 D램 최신 공정이라 기술 난이도가 높은데, 삼성이 이전 세대인 1b를 거의 경험하지 않았다는 점도 HBM4 개발엔 큰 도전이라는 평도 나온다. 삼성전자는 경쟁사들이 1b 공정을 주력으로 활용하는 가운데도 10나노급 4세대(1a)에서 1c로 곧바로 넘어가는 로드맵을 발표하면서 사실상 1b를 생략했다. 아예 1b 기술을 건너뛰었다기 보단 경쟁사들을 앞서는 차세대 기술인 1c를 택하는 전략적 선택을 했다는 해석이다.

이렇게 삼성이 1c 공정에 선택과 집중을 택한만큼 현재 삼성 내부에서도 1c 성공에 사활을 걸고 있는 것으로 알려졌다. 지난해 10월 경 1c D램에서 처음으로 수율을 확보한 데 이어 올해엔 본격적으로 양품 생산 비중을 늘리는 고도화 작업을 진행했다.

전영현 삼성전자 DS(반도체)부문장(부회장)도 1c 성공에 힘을 실어준지 오래다. 지난해 하반기 전 부회장 주도로 1c 재설계가 진행됐고 30% 미만에 머물렀던 수율을 빠르게 향상시키는 결정적 계기를 만들었다는 평이다. 현재는 1c 수율이 대량 양산 기준인 40%를 상회하는 수준까지 올라섰다는 얘기도 나온다.

수율 안정화 막바지에 들어서면서 올 하반기에는 이 같은 성과를 기반으로 HBM4의 고객사 샘플 공급도 시작될 것으로 전망된다. 동시에 내부 양산 승인(PRA) 과정을 거쳐 본격적인 고객사 공급을 준비하는 단계를 밟을 것으로 예상된다.

생산공장도 1c D램 제품을 양산하기 위한 준비에 속도를 내고 있다. 평택공장 P4 라인을 1c 전용 라인으로 구축하는 작업을 추진 중이고 여기서 월 웨이퍼 4만 개 분량을 생산할 계획을 세우고 있다. 더불어 현재 10나노급 3세대(1z)인 화성 17라인도 1c용으로 전환을 계획하는 것으로 알려졌다.