[비즈니스포스트] 엔비디아가 요구하는 6세대 고대역폭메모리(HBM4)의 성능 기준이 높아지면서, 미국 마이크론이 이를 충족하는 데 어려움을 겪고 있는 것으로 보인다. 

삼성전자와 SK하이닉스는 HBM4의 핵심으로 여겨지는 ‘로직다이’ 설계를 첨단 파운드리(반도체 위탁생산) 공정으로 만들지만, 마이크론은 자체 D램 공정으로 제작하기 때문이다. 전력 효율에만 집중한 설계도 영향을 미친 것으로 보인다.

경쟁사보다 앞선 6세대 ‘1c D램’ 공정을 적용으로 엔비디아의 성능 요구를 충족할 것으로 예상되는 삼성전자는 마이크론의 HBM4 부진에 따라 엔비디아 내 HBM 공급 입지를 키울 수 있을 것이란 관측이 나온다.

14일 반도체 업계 취재를 종합하면 마이크론이 HBM4 경쟁에서 밀릴 가능성이 제기되면서, 삼성전자가 반사이익을 누릴 수 있을 것으로 보인다.

제프 푸 홍콩 GF증권 연구원은 최근 보고서를 통해 “엔비디아가 HBM4의 데이터 전송 속도 요구사항을 높이면서, 로직다이가 아닌 기존 베이스다이를 활용하는 마이크론은 기준 충족에 어려움을 겪고 있다”고 분석했다.

HBM4는 ‘베이스다이’를 활용했던 이전 세대와 다르게 제품의 가장 밑단에 ‘로직 기반의 베이스 다이(로직다이)’가 사용된다.

베이스 다이는 HBM 가장 밑단에 배치되는 칩으로, 메모리 컨트롤러 기능을 수행하고 HBM과 그래픽처리장치(GPU)를 연결하는 역할을 한다. HBM4부터 적용되는 로직 다이는 고객사의 요구에 따라 맞춤형으로 제작되며, 이를 위해 선단 파운드리 공정이 활용된다.

삼성전자는 자체 4나노 공정을 활용해 로직다이를 제작하고 있으며, SK하이닉스는 TSMC의 12나노 공정을 활용하는 것으로 알려졌다. 하지만 마이크론은 전문 파운드리 업체에 맡기는 것이 아닌 자체 D램 공정으로 로직다이를 제작한다.

이 때문에 마이크론은 엔비디아의 성능 요구를 맞추는 데 어려움을 겪고 있는 것으로 보인다. 엔비디아는 HBM4의 데이터 처리속도를 기존 9Gbps(초당 기가비트)에서 10Gbps로 높인 것으로 알려졌다.

유럽 증권사 UBS는 “마이크론은 로직다이에 여전히 내부 D램 공정을 사용하고 있다”며 “엔비디아 요구 사항이 변경됨에 따라 로직다이 일부 조정이 필요할 가능성이 있다“고 분석했다. 

마이크론이 HBM의 전력 효율 향상에 집중했던 것 역시 악영향을 미칠 것으로 보인다.

김동원 KB 증권 연구원은 “마이크론의 경우 개발 초기부터 전력 효율에 집중해 HBM4 개발이 이뤄진 것으로 추정돼 향후 엔비디아 공급에 어려움이 있을 것으로 전망된다”고 분석했다.

삼성전자는 마이크론 고전으로 반사이익을 누릴 가능성이 커졌다. 국내외 증권가에서는 SK하이닉스가 엔비디아에 가장 먼저 HBM4를 공급하고, 삼성전자와 마이크론이 다음 HBM4 공급사 자리를 놓고 경쟁할 것으로 관측해왔다. 
 

푸 GF증권 연구원은 “삼성전자의 1c 공정 수율(완성품 비율)이 70%를 넘어섰고, 엔비디아의 HBM4 인증을 받을 가능성이 높아진 것으로 보인다”며 “인증은 빠르면 2026년 1월 중 이뤄질 것”이라고 전망했다.

삼성전자는 경쟁사보다 앞선 6세대 1c D램 공정을 통해 HBM4를 제작한다. SK하이닉스와 마이크론은 5세대 1b D램 공정을 활용한다. 세대가 높아질수록 성능과 전력 효율이 향상돼, 삼성전자는 엔비디아의 요구 조건을 맞출 수 있을 것이란 관측이 지배적이다.

삼성전자는 엔비디아 등 주요 고객사에 HBM4를 공급하기 위한 생산설비도 준비하고 있다.

삼성전자는 내년 상반기 평택 제4캠퍼스(P4)에 1c D램 공정 생산라인 구축을 위한 설비투자를 마무리할 계획이다. 또 기존 P3 등에도 HBM4 생산을 위한 전환 투자도 논의 중인 것으로 알려졌다. 

내년 하반기 HBM4를 탑재하고 출시될 엔비디아의 차기 AI 반도체 ‘루빈’ 출시 일정에 맞춰 생산능력을 키우려는 것으로 파악된다. 중국 증권사 CLSA에 따르면 P4 생산시설은 올해 하반기부터 월 5만 개의 1c D램 생산능력을 갖출 것으로 예상된다.

이에 비해 마이크론의 HBM 투자에는 제동이 걸린 것으로 보인다. GF증권 측은 “엔비디아의 HBM4 성능 조건을 만족시키기 어려워하는 마이크론이 이미 일부 HBM 투자를 지연시키는 것을 확인했다”고 밝혔다.

마이크론은 미국 뉴욕과 아이다호주에 총 300억 달러(약 40조7천억 원)을 투자해 D램과 HBM 생산시설을 건설 중이다. 김호현 기자