[비즈니스포스트] 삼성전자가 8세대 고대역폭메모리(HBM5)의 성능과 전력 효율을 극대화하기 위해 2나노 공정을 선제적으로 적용한다.

이를 통해 직전 세대 대비 동작 속도를 50% 이상 높이면서, 인공지능(AI) 반도체 시장에서 기술 리더십을 더욱 공고히 할 것으로 예상된다.

구자흠 삼성전자 파운드리 사업부 기술개발실장 부사장은 27일 삼성전자 반도체 뉴스룸과의 인터뷰에서 "HBM5는 직전 세대인 HBM4E보다 동작 속도를 약 50% 이상 향상해야 할 것으로 예상된다"며 "베이스 다이에는 동작 속도와 전력 효율 관점에서 큰 폭의 개선을 이끌어낼 수 있는 최선단 공정을 준비하고 있다"고 밝혔다.

구 부사장은 "고객 요구에 대응하기 위해 HBM5의 베이스 다이에는 게이트올어라운드(GAA) 구조를 적용한 2나노 공정을 도입하고, 더 높은 집적도의 실리콘관통전극(TSV) 기술을 구현할 것"이라고 말했다.

HBM은 여러 개의 D램을 적층한 '코어 다이' 하부에 외부 프로세서와 데이터를 연결하는 '베이스 다이'가 결합된 구조다.

삼성전자는 올해 양산 출하한 HBM4(6세대)와 샘플 출하에 성공한 HBM4E(7세대)의 베이스 다이에 검증된 4나노 4세대 파운드리 공정을 적용해 높은 성능과 수율을 입증했다.

구 부사장은 "HBM4E 베이스 다이에 고집적·초고성능 소자를 적용해 14Gbps(초당 기가비트) 이상의 고속 동작을 구현했다"며 "4나노 공정에서 쌓은 성공적 경험과 기술 경쟁력을 발판 삼아 HBM5에서는 2나노 공정을 선제적으로 도입할 것"이라고 말했다.

AI 산업 발전에 따라 HBM의 요구 스펙이 급격히 높아지면서, 베이스 다이에 탑재되는 파운드리 선단 공정의 중요성도 더욱 커지고 있다. 삼성전자는 메모리와 로직 설계, 파운드리, 첨단 패키징(TSP)을 모두 자체적으로 수행할 수 있는 '원스톱 턴키 솔루션'을 최대 강점으로 내세운다.

구 부사장은 "설계 단계부터 메모리·파운드리·TSP 조직이 협업해 속도·전력·발열·수율(완성품 비율)에 유리하게 설계를 최적화할 수 있다"며 "양산 제품을 완성하는 기간을 단축할 수 있고 비용 경쟁력도 매우 높다"고 강조했다.

실제로 삼성전자는 전 부문 차원의 태스크포스(TF) 구성을 통해 HBM4 베이스 다이 공정 셋업을 불과 3개월여 만에 마치며 첫 번째 샘플부터 목표 성능과 수율을 달성했다.

삼성 파운드리는 HBM 외에도 선단 공정을 앞세워 글로벌 고객사 확보에 속도를 내고 있다.

세계 최초 GAA 공정을 적용한 3나노 공정 양산에 이어 2025년 하반기 2나노 1세대 양산을 시작했으며, 올해 하반기에는 수율과 성능을 개선한 2나노 2세대 공정 기반의 모바일 신제품 양산을 시작한다.

구 부사장은 "4나노 공정 역시 양산 경험을 바탕으로 안정적 수율과 성능 경쟁력을 확보해 수요를 견인하고 있다"며 "고성능·저전력 AI 시스템 수요 확대에 맞춰 선단 공정의 탄탄한 기술력을 바탕으로 파운드리 시장 점유율을 지속 확대해 나갈 것"이라고 말했다. 나병현 기자