삼성·SK하이닉스의 HBM4 개발 전략과 글로벌 경쟁 구도

목차

1. HBM4 시대 개막 - 초고속 메모리 주도권 경쟁 본격화

2. 삼성전자의 HBM4 개발 전략 - 시스템 반도체 연계 강화

3. SK하이닉스의 HBM4 전략 - 기술 선도와 품질 중심

4. 글로벌 경쟁 구도 - Micron·TSMC·Intel의 대응

5. 공급망과 양산 역량 - 누가 먼저 대규모 공급에 성공할 것인가

6. 미래 구도 - HBM5와 통합 패키징 시대

 

1. HBM4 시대 개막 – 초고속 메모리 주도권 경쟁 본격화

HBM(High Bandwidth Memory)은 AI, 고성능 컴퓨팅(HPC), 클라우드 데이터센터 등에서 필수적인 차세대 메모리 기술로, 2024년부터 HBM4 규격이 상용화 단계에 진입하며 전 세계 반도체 기업들 간 치열한 경쟁이 본격화되었다.
HBM4는 기존 HBM3 대비 대역폭과 용량이 대폭 향상되며, 연산 지연시간(latency) 최소화와 전력 효율성까지 개선되어 AI 반도체와 GPU, 서버 인프라 설계의 핵심 부품으로 부상했다.

 

삼성 SK하이닉스

 

이러한 흐름 속에서, 삼성전자와 SK하이닉스는 HBM4 시장에서 독보적인 기술력과 공급 능력을 확보한 쌍두마차로 평가받고 있으며, 각자의 전략과 기술 로드맵을 바탕으로 글로벌 메모리 산업의 경쟁 구도를 재편하고 있다.

2. 삼성전자의 HBM4 개발 전략 – 시스템 반도체 연계 강화

삼성전자는 메모리와 파운드리를 아우르는 종합 반도체 역량을 기반으로, HBM4 개발 전략을 차별화하고 있다.

전략 요약:

• HBM4 + 파운드리 + 패키징 통합 전략:
  삼성은 자사 파운드리(5nm 이하)와의 연계를 통해 HBM4를 GPU, AI NPU와 One Package로 제공하는 전략을 구사 중이다.
• 전력 최적화 중심 설계:
  기존 대비 약 20~30%의 전력 소모를 줄일 수 있는 전압 최적화 및 온도 감응형 인터페이스 기술을 탑재.
• 삼성 H-Cube 플랫폼 도입:
  고성능 반도체를 2.5D/3D 방식으로 적층할 수 있는 AI·HPC 전용 패키징 플랫폼을 적용해 HBM4와 SoC의 연결을 극대화.
• HBM-PIM(Processing-in-Memory) 기술 선도:
  기존 메모리 기능 외에 연산 기능까지 통합하여 AI 전용 HBM 제품을 선보이며 차별화.

이러한 전략은 단순 DRAM 공급에 그치지 않고, HBM4 중심의 시스템 통합 경쟁력 확보로 이어지고 있다.

3. SK하이닉스의 HBM4 전략 – 기술 선도와 품질 중심

SK하이닉스는 현재 HBM 시장에서 가장 앞서 있는 기업으로 평가받는다.
HBM2부터 HBM3, HBM3E까지 가장 먼저 양산에 성공했으며, HBM4 시제품 개발도 업계 최초로 공개했다.

전략 요약:

• HBM4 양산 리더십 확보:
  2024년 중반부터 TSMC와 협업한 AMD GPU용 HBM4 양산 테스트를 진행 중이며,
  고성능 GPU 업체들의 양산 인증을 가장 먼저 획득할 것으로 전망된다.
• HBM3E – HBM4 연속 기술 전략:
  HBM3E(Enhanced) 버전을 통해 성능을 개선한 뒤 HBM4로 자연스럽게 전환하는 단계적 도입 전략.
• 열 설계 최적화 기술 확보:
  HBM은 적층 구조로 인해 발열이 큰데, SK하이닉스는 열 해소를 위한 새로운 TIM(Thermal Interface Material) 및 설계 기법을 개발 중이다.
• 수율과 안정성 중심의 생산 체계:
  HBM은 공정 편차에 민감한 제품이지만, SK하이닉스는 높은 수율과 불량 제어 능력에서 강점을 보이고 있다.

이러한 기술 기반 전략은 SK하이닉스를 HBM4 시장의 안정적인 1등 공급자로 자리잡게 만들고 있다.

4. 글로벌 경쟁 구도 – Micron·TSMC·Intel의 대응

HBM4 시장은 한국 기업 양강 구도 속에 미국, 대만 업체들의 협력 기반 경쟁 구조로 흘러가고 있다.

Micron:

• 기술 개발은 활발하지만 양산력은 아직 부족
• HBM3 양산은 늦었으며, HBM4는 2025년 상반기 시제품 예정
• NVIDIA, AMD 등과 전략적 제휴로 진입 시도

TSMC:

• 자체적으로 메모리를 생산하지 않지만, HBM용 인터포저와 2.5D/3D 패키징에서 핵심적 역할
• CoWoS, SoIC 등 패키징 기술을 바탕으로 삼성, 하이닉스와 긴밀한 협력관계 구축
• AMD, NVIDIA, 인텔 등 글로벌 팹리스의 중심 파운드리로써 HBM4 패키징의 허브

Intel:

• 자사 GPU 및 AI 가속기 제품군에 HBM 통합 전략 추진
• HBM4 적용을 위한 TSMC, 삼성과의 파운드리 협업 지속
• 자체 패키징 기술(EMIB, Foveros)로 인터페이스 효율 향상 시도

글로벌 경쟁은 결국 HBM 메모리 + 고성능 패키징 + SoC 통합 역량을 중심으로 전개되고 있으며, 삼성과 SK하이닉스는 메모리 단품 공급을 넘어 시스템 수준의 기술 주도권 확보를 추구하고 있다.

5. 공급망과 양산 역량 – 누가 먼저 대규모 공급에 성공할 것인가

HBM4는 TSV, 마이크로 범프, 인터포저, 스택 공정 등 고난도 기술의 집약체로, 단순 생산 능력 이상으로 수율, 품질, 고객 커스터마이징 역량이 중요하다.

• 삼성전자:
  • 글로벌 고객 다변화 (AMD, Google, Microsoft 등)
  • AI 시스템 패키징 경험 풍부
  • 파운드리와의 내부 협업 강점
• SK하이닉스:
  • NVIDIA와의 전략적 신뢰 관계
  • HBM4 시제품을 가장 먼저 공개
  • 고성능 서버용 모듈 제품군 보유

결국 어느 기업이 안정적으로 양산하고, 대량 납품 체계를 빠르게 구축하느냐가 HBM4 시장 선점의 핵심이다.

6. 미래 구도 – HBM5와 통합 패키징 시대

HBM4는 끝이 아니라 시작이다.
HBM5는 이미 JEDEC에서 규격 초안을 논의 중이며, 2026~2027년 사이 양산이 예상된다.
HBM5는 더 높은 스택(>12단), 더 넓은 인터페이스, 더 낮은 전력을 목표로 한다.

삼성과 SK하이닉스는 다음 전략을 준비 중이다:

• HBM5 개발 선점
• 칩렛 기반 AI SoC + HBM 통합 설계
• 패키징 플랫폼 공동 개발 (H-Cube, UCIe 표준화 등)
• CXL 및 Co-Packaged Memory 대응

이는 단순히 메모리 경쟁을 넘어, AI 시대 시스템 반도체 생태계 경쟁으로 확장되고 있으며 HBM4는 그 중심에서 시장 지배력을 재편하는 핵심 도구가 되고 있다.

맺음말 – HBM4, 대한민국 반도체 산업의 글로벌 승부처

삼성전자와 SK하이닉스는 HBM4를 통해 단순 D램 공급자를 넘어 AI 반도체 시대의 핵심 기술 리더로 도약하고 있다.

글로벌 반도체 업계는 이제 메모리, 파운드리, 패키징이 유기적으로 결합된 통합 기술 경쟁 시대로 전환되고 있으며, HBM4는 그 중심에서 한국 반도체 산업의 위상을 결정짓는 핵심 변수가 될 것이다.

 

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