SK하이닉스가 세계 최초로 12단을 적층한 '고대역폭 메모리(HBM3)'를 개발했다. HBM은 데이터 처리 속도를 높인 고성능 D램이다. 전 세계적 화두인 인공지능(AI) 서비스에 필수로 꼽히는 HBM 시장에서 SK하이닉스가 기술력을 앞세워 선두 자리를 공고히 하고 있다.

20일 SK하이닉스는 D램 단품 칩 12개를 수직으로 쌓아 24GB를 구현한 HBM3 신제품을 개발했다고 밝혔다. HBM은 D램 여러 개를 수직으로 연결해 기존 D램보다 데이터 처리 속도와 성능을 끌어올린 제품이다. 가장 높은 성능이 필요한 데이터센터와 슈퍼컴퓨터 등에 사용된다.

이번에 개발한 신제품의 용량은 기존 제품(16GB)보다 50% 커졌다. D램 용량이 커지면 시스템이 데이터를 더 빠르고 효율적으로 처리할 수 있다.

SK하이닉스는 신제품에 '어드밴스드 MR-MUF' 기술을 적용해 공정 효율성과 제품 성능 안정성을 높였다. 이 기술은 반도체 칩을 쌓아 올린 뒤 칩과 칩 사이의 회로를 보호하기 위해 액체 형태인 보호재를 공간 사이에 주입해 굳히는 과정이다.

또한 SK하이닉스는 실리콘관통전극(TSV) 기술을 활용해 기존보다 40% 얇은 D램 단품 칩을 수직으로 쌓아 16GB 제품과 같은 높이로 제품을 만들었다. TSV는 D램 칩에 미세한 구멍 수천 개를 뚫어 상단 칩과 하단 칩을 전극으로 연결하는 패키징 기술을 의미한다. 최근 챗GPT와 같은 생성형 AI 시장이 성장하면서 HBM 등 AI용 차세대 메모리 반도체에 대한 수요가 커지고 있다. 서버가 AI 서비스를 원활하게 지원하려면 그래픽처리장치(GPU)와 HBM을 필수로 탑재해야 하기 때문이다. 시장조사업체 가트너에 따르면 지난해 AI 반도체 시장 규모는 전년보다 27.8% 성장한 444억달러(약 58조7000억원)로 집계됐다. 2026년에는 861억달러(약 113조8200억원)로 커질 것으로 전망된다.

2013년 업계 최초로 HBM을 개발한 SK하이닉스는 이 시장에서 선두를 달리고 있다. 시장조사기관 트렌드포스에 따르면 지난해 기준 HBM 시장에서 SK하이닉스 점유율은 50%로 업계 1위다. 챗GPT에 쓰인 GPU로 유명한 엔비디아 등이 SK하이닉스의 주요 고객사다. 2위는 삼성전자(40%), 3위는 마이크론(10%)이다.

SK하이닉스는 2021년 4세대 HBM 반도체인 HBM3를 개발한 데 이어 이번에 기존보다 성능을 높인 신제품을 내놓으면서 시장 주도권을 확고히 다질 것으로 예상된다. 최근 트렌드포스는 "현재 HBM3를 양산하는 곳은 SK하이닉스가 유일하다"며 "HBM3를 채택하는 고객이 늘면 SK하이닉스 점유율이 53%까지 높아질 수 있다"고 전망했다. 삼성전자와 마이크론은 이르면 올해 말에야 HBM3 양산을 시작할 것으로 보인다.

SK하이닉스는 다수의 글로벌 고객사와 HBM3 24GB 성능 검증을 진행하고 있다. 홍상후 SK하이닉스 부사장은 "세계 최고의 후공정 기술력을 바탕으로 초고속·고용량 HBM 제품을 연이어 개발했다"며 "상반기 내에 신제품 양산 준비를 마치겠다"고 말했다.

[이새하 기자]