삼성전자 HBM4 제품. 삼성전자 제공

삼성전자 HBM4 제품의 양산 출하 모습. 삼성전자 제공

삼성전자가 세계 최초로 업계 최고 성능의 HBM4를 양산 출하하며 본격적인 HBM4 시장 선점에 나섰다. SK하이닉스와의 고대역폭 메모리(HBM) 경쟁에 본격적으로 나선 셈이다.

삼성전자는 12일 HBM4 개발 및 양산 출하를 공식적으로 밝혔다. 삼성전자는 개발 착수 단계부터 JEDEC 기준을 상회하는 성능 목표를 설정하고 개발을 추진해 왔다. 이번 제품에는 최선단 공정 1c D램(10 나노급 6세대)을 선제적으로 도입해 재설계 없이 양산 초기부터 안정적인 수율과 업계 최고 수준의 성능을 확보했다. JEDEC(Joint Electron Device Engineering Council)이란 반도체 표준을 제정하는 국제 산업 표준 기구를 말한다.

삼성전자 메모리개발담당 황상준 부사장은 “삼성전자 HBM4는 기존에 검증된 공정을 적용하던 전례를 깨고 1c D램 및 Foundry 4 나노와 같은 최선단 공정을 적용했다”며 “공정 경쟁력과 설계 개선을 통해 성능 확장을 위한 여력을 충분히 확보함으로써 고객의 성능 상향 요구를 적기에 충족할 수 있었다”라고 말했다.

삼성전자는 HBM4 기술 경쟁력 강화를 위해 1c D램을 적용하는 한편, 베이스 다이의 특성을 고려해 성능과 전력 효율 측면에서 유리한 4 나노 공정을 적용했다. 베이스 다이란 HBM 적층 구조의 가장 아래에 위치해 전력·신호를 제어하는 기반 칩이다.

그 결과 삼성전자 HBM4는 JEDEC 업계 표준인 8 Gbps를 약 46% 상회하는 11.7 Gbps의 동작 속도를 안정적으로 확보하며 HBM4 성능의 새로운 기준을 제시했다.

이는 전작 HBM3E의 최대 핀 속도인 9.6 Gbps 대비 약 1.22배 향상된 수치이며 최대 13 Gbps까지 구현이 가능해 AI 모델 규모가 커질수록 심화되는 데이터 병목을 효과적으로 해소할 것으로 기대된다.

삼성전자의 HBM4는 단일 스택 기준 총 메모리 대역폭을 전작 HBM3E 대비 약 2.7배 향상된 최대 3.3TB/s 수준으로 끌어올려 고객사 요구 수준인 3.0TB/s를 상회하는 성능을 확보했다.

삼성전자의 HBM4는 12단 적층 기술을 통해 24GB~36GB의 용량을 제공하며 고객사의 제품 일정에 맞춰 16단 적층 기술을 적용해

최대 48GB까지 용량을 확장할 계획이다. HBM4 단일 다이 용량 24Gb(기가비트)는 3GB(기가바이트) 용량이다. HBM4 8단 용량은 24GB (3GB D램 × 8), HBM4 12단 용량은 36GB (3GB D램 × 12), HBM4 16단 용량은 48GB (3GB D램 × 16)이다.

삼성전자는 데이터 전송 I/O(Input/Output) 핀 수가 1024개에서 2048개로 확대됨에 따라 발생하는 전력 소모와 열 집중 문제를 해결하기 위해 코어 다이에 저전력 설계 기술을 적용했다. 이터 전송 I/O(Input/Output): 메모리와 GPU 사이에서 데이터를 주고받는 출입구다. 코어 다이는 HBM을 구성하는 핵심인 D램을 수직으로 적층한 다이다. HBM은 D램으로 구성된 코어 다이와 컨트롤러 역할을 하는 베이스 다이로 구성된다.

2028년부터 본격 가동될 평택사업장 2단지 5라인은 HBM 생산의 핵심 거점으로 활용될 예정이다. 삼성전자는 HBM4에 이어 HBM4E도 준비 중으로 2026년 하반기에 샘플 출하를 할 계획이다.