삼성, 업계 첫 HBM3E 12단 개발
용량 36GB 구현… 상반기 양산 예정

선두 SK, 내달 8단 제품 생산 돌입
엔비디아 H200·B100에 탑재 계획

美 마이크론 3사 첫 8단 양산 시작
3월 36GB 12단 샘플 공급도 예고

인공지능(AI) 반도체 핵심 부품인 고대역폭메모리(HBM) 시장을 둘러싼 SK하이닉스와 삼성전자, 미국 마이크론의 3파전이 치열해지고 있다. SK하이닉스가 선점한 가운데 삼성전자와 마이크론이 추격하면서 HBM 시장판도 변화도 예고됐다.

삼성전자는 27일 업계 최초로 HBM3E(5세대) 12단 개발에 성공했다고 밝혔다.

HBM은 AI 반도체 그래픽처리장치(GPU) 옆에서 대용량 데이터 처리를 지원하는 핵심 부품이다. HBM은 D램을 수직으로 겹친 형태인데, 더 얇게, 더 많이 쌓아 올리는 것이 기술력이다. 시장조사업체 트랜드포스 자료를 보면 전 세계 HBM 시장 점유율은 2022년 기준 SK하이닉스가 50%, 삼성전자가 40%로 양분하고 있으며, 마이크론이 10%를 차지한다.

삼성전자는 24Gb(기가비트·3GB) D램 칩을 TSV(실리콘 관통 전극) 기술로 12단까지 적층해 업계 최대 용량인 36GB(기가바이트)를 구현했다. 또한 HBM3E 12단은 초당 최대 1280GB 대역폭을 제공한다. 이는 1초에 30GB 용량의 UHD 영화 40여편을 다운로드할 수 있는 속도다. 성능과 용량 모두 전작인 HBM3(4세대) 8단 대비 50% 이상 개선된 것이다.

HBM3E 8단 개발은 SK하이닉스에 뒤처졌지만 12단은 삼성전자가 앞섰다.

삼성전자는 HBM3E 12단의 샘플을 고객사에 제공하기 시작했으며 상반기 양산할 예정이다. 이와 함께 6세대 HBM4 제품도 2026년 양산을 목표로 개발하고 있다. 이를 통해 메모리 업계의 주도권을 되찾고 고용량 HBM 시장을 선점한다는 계획이다.

SK하이닉스는 2022년 세계에서 유일하게 HBM3을 양산하며 독주 중이다. HBM3E 8단 제품은 다음달 본격 생산에 돌입한다. HBM3에 이어 HBM3E도 엔비디아와 공급계약을 체결, 엔비디아의 H200와 B100에 탑재될 예정이다.

SK하이닉스는 HBM3E 12단, 16단을 개발 중이며, HBM4도 2026년 공급한다는 계획이다.

이런 가운데 마이크론이 26일(현지시간) HBM3E 8단 양산을 시작했다고 공식 발표했다. HBM3E 양산에서 SK하이닉스와 삼성전자를 앞지른 것이다.

마이크론의 HBM3E 8단은 엔비디아 H200에 탑재될 예정이다. 마이크론은 전력 효율이 경쟁사 대비 최대 30% 낮다는 점을 강점으로 내세웠다. 또 마이크론은 다음달 36GB 12단 HBM3E 샘플 공급도 시작할 예정이라고 밝히면서 SK하이닉스, 삼성전자와의 경쟁을 예고했다.

AI 확산에 따라 HBM 수요가 급증할 것으로 예상돼 3사의 행보도 빨라질 것으로 보인다. AI 반도체 시장의 90%를 차지하는 엔비디아가 HBM 공급망을 다변화하고 있다. AMD가 HBM3E를 쓴다고 발표했고 메타, 구글, 아마존웹서비스(AWS) 등도 자체 AI 칩을 개발하면서 HBM 수급에 나서고 있다.

류영호 NH투자증권 연구원은 “메모리 3사의 HBM 경쟁이 본격화됐다”며 한정적인 생산력(CAPA)에서 얼마나 효율적으로 생산할 수 있을지가 핵심”이라고 분석했다.