[비즈니스포스트] 삼성전자가 5세대 고대역폭메모리(HBM3E) 12단 제품의 엔비디아 인증에 난항을 겪으면서 HBM 시장에서 좀처럼 반등하지 못하고 있다. 

전영현 삼성전자 반도체(DS) 부문장 부회장은 우선 HBM3E 제품은 AMD 공급에 주력하고, 다른 경쟁사에 비해 공정 기술력에서 앞서 있는 6세대 HBM4 제품의 엔비디아 인증을 올 연말 획득한 뒤 내년 1분기부터 본격 공급함으로써 내년 반전을 노릴 것으로 예상된다. 

13일 미국 금융증권사 JP모간의 최근 보고서에 따르면 삼성전자가 첨단 1c 나노 공정으로 제작한 HBM4의 엔지니어링 샘플 수율이 60%를 넘어섰다.

첨단 D램 공정은 1x(1세대), 1y(2세대), 1z(3세대), 1a(4세대), 1b(5세대), 1c(6세대) 순으로 개발됐는데, 세대를 거듭할수록 선폭이 미세해져 성능과 전력 소비 효율이 높아진다.

삼성전자는 HBM 시장에서의 실기를 1c 공정을 적용한 HBM4로 만회하고자 기술력을 집중하고 있다. 경쟁사인 SK하이닉스와 마이크론은 한 세대 낮은 1b 공정으로 HBM4를 제작하고 있다.

JP모간은 삼성전자가 올해 말까지 HBM4의 생산 준비에 돌입할 것이며, 내년 초 양산에 돌입할 것으로 전망했다. SK하이닉스는 올해 말 HBM4 양산에 돌입할 것으로 알려진 상황이다.

삼성전자의 1c 공정 HBM4 수율 개선은 긍정적 소식이지만, 엔지니어링 샘플 수율인 점을 고려하면 아직 해결해야 할 문제들이 남아있는 것으로 업계는 관측하고 있다. 

엔지니어링 샘플은 제품 개발 단계에서 실제 제품의 기능을 테스트하고 성능을 평가하기 위해 제조하는 시제품이다. 실제 제품과 유사하지만, 실제 제품 양산 공정 상 변동 사항이 발생하면 수율이 달라질 수 있다.

JP모간은 삼성전자의 1c 나노 공정 수율 개선과 관련해 “기술적 모멘텀 회복에 대한 긍정적 신호지만, 경쟁력을 판단하기에는 아직 이르다”고 밝혔다.

전 부회장은 1c D램 공정으로 제작한 HBM4로 내년 대반전을 노리고 있다. 삼성전자는 사실상 올해 내 엔비디아에 HBM3E 12단 제품을 대량으로 공급하지 못할 가능성이 크기 때문이다.

최근 홍콩 GF증권은 보고서를 내고 “삼성전자는 6월 3차 HBM3E 인증에 실패했으며, 9월에 다음 인증이 예정돼 있다”고 설명했다. 유럽 UBS증권 역시 삼성전자의 HBM3E 인증이 지연되고 있고, 빨라야 12월에나 공급이 가능할 것으로 분석했다.

엔비디아는 올해 하반기 출시할 ‘블랙웰 울트라(GB300)’에 HBM3E 12단을 탑재하는데, 삼성전자가 9월 인증에 통과하더라도 HBM3E 엔비디아 공급은 빨라야 올 연말이 될 것으로 보인다.

게다가 SK하이닉스가 초기 HBM3E 12단 물량을 대부분 선점한 상황이다. 미국 마이크론도 국내 한미반도체의 HBM 장비 도입으로 수율을 70% 이상으로 끌어올리며, 엔비디아에 HBM3E 12단 제품 공급에 가까워진 것으로 전해졌다.

전 부회장은 HBM3E 제품은 AMD의 AI칩 흥행에 기대를 걸고 있다.
 

AMD는 12일(현지시각) 미국 산호세 컨벤션센터에서 개최한 ‘AI 어드밴싱 2025’ 행사에서 AI 칩 ‘MI350X‘과 ‘MI355X’를 공개했다. 두 AI 칩에는 삼성전자의 HBM3E 12단 제품이 탑재된다.

AMD에 따르면 MI350X와 MI355X의 추론 성능과 초당 연산횟수는 엔비디아의 블랙웰(GB200)과 블랙웰 울트라(GB300)보다 더 높다.

미국 IT매체 톰스하드웨어에 따르면 MI350X와 MI355X의 4비트정밀도(FP4) 기준 연산성능은 각각 18.45 페타플롭스(PFLOPS, 1초당 1천 조번 연산처리)와 20.1 페타플롭스로, 엔비디아 블랙웰 울트라(GB300)의 15 페타플롭스보다 높다.

AMD의 AI 칩 판매량 증가는 삼성전자 HBM 실적에 긍정적 영향을 미칠 것으로 보인다. 하지만 여전히 삼성전자의 엔비디아 HBM3E 12단과 HBM4 공급이 HBM 실적 개선을 가를 변수가 될 것으로 보인다. KB증권에 따르면 올해 세계 전체 HBM 수요 가운데 68% 이상을 엔비디아가 차지할 것으로 예상될 정도로, 여전히 엔비디아가 HBM 빅바이어이기 때문이다. 

반도체 분석 전문업체 세미아날라시스에 따르면 올해 1분기 엔비디아와 AMD의 데이터센터용 AI 반도체 점유율은 각각 87.7%와 3.8%다. AMD의 MI350X와 MI355X의 수요가 급증한다 해도 엔비디아 AI칩에는 못 미칠 가능성이 높아 보인다. 김호현 기자