반도체 용어 총정리 및 삼성전자 HBM 관련 외부 파운드리 협업

삼성전자는 현재 차세대 HBM4 고대역폭 메모리 개발을 통해 글로벌 반도체 시장에서의 입지를 공고히 하고, 경쟁사 SK하이닉스와의 격차를 줄이려는 전략적 행보를 보이고 있습니다. 특히 이번 HBM4 전략에서는 TSMC와의 협업을 통해 기존의 ‘원스톱 서비스’ 방식을 개선하여 파운드리 협업을 도입함으로써 보다 다양한 고객 요구를 충족하고, 기술 혁신을 가속화하려는 움직임을 보이고 있습니다​

주요 전략적 요소: 파운드리 협업과 고객 맞춤형 HBM 개발

삼성전자는 차세대 HBM4를 생산함에 있어 기존에 강조해온 독립적 D램 및 로직 다이 제조 방식을 넘어서, 로직 다이를 외부 파운드리에서 위탁 생산하는 유연한 접근을 채택했습니다. **로직 다이(Logic Die)**는 HBM의 ‘두뇌’로서 데이터 흐름을 제어하고 처리하는 핵심 구성 요소로, 이번 HBM4에서는 4㎚ 공정을 채택하여 성능을 획기적으로 향상시키고자 합니다. 이 4㎚ 공정은 기존의 10㎚ 공정보다 더 높은 성능과 에너지 효율성을 제공하지만, 제조 비용이 더 비싼 까닭에 삼성전자는 일부 주요 고객의 요구에 따라 TSMC 파운드리와의 협력을 통해 로직 다이를 생산하는 방안을 검토하게 되었습니다​

 

TSMC와 협력하는 이유는 HBM4에 대한 글로벌 수요 증가와 AI 및 데이터 센터 분야의 급격한 성장에 발맞춰 적절한 시장 대응을 위해서입니다. 또한 SK하이닉스가 TSMC와의 파트너십을 통해 HBM4 개발을 빠르게 진행하고 있어 삼성전자로서는 경쟁 우위를 지키기 위한 선택이기도 합니다​

 

HBM4의 3D 적층 구조와 턴키 솔루션의 변화

차세대 HBM4 메모리는 고속 GPU와 통합하는 3D 적층 구조 방식을 적용해, 이전 2D 수평 배치 방식을 개선합니다. 이는 HBM을 GPU 위에 쌓아 올려 공간 효율성을 극대화하고 전송 속도를 높이는 동시에 전력 소모를 줄이는 장점이 있습니다. 이와 함께, 삼성전자는 턴키 솔루션 전략을 유지하며, D램 생산에서부터 파운드리 로직 다이 양산, 최첨단 패키징까지 모든 공정을 아우르는 원스톱 서비스를 제공합니다. 그러나 일부 고객이 원할 경우 TSMC와 같은 외부 파운드리와 협업을 통해 더욱 맞춤화된 HBM을 제공할 수 있도록 전략을 조정한 것입니다​

 

시장에서의 경쟁과 삼성전자의 기대 효과

HBM4 메모리는 특히 AI와 데이터 센터와 같은 고성능 컴퓨팅 분야에서 필수적인 구성 요소로 자리 잡고 있어, 이에 대한 수요는 급격히 늘어날 것으로 전망됩니다. 시장 조사에 따르면 HBM 시장은 2025년까지 연평균 109% 성장할 것으로 예측되며, 삼성전자는 이러한 수요에 대응해 HBM3E(5세대) 공급을 확대하여 상반기 대비 3.5배에 달하는 매출 성장을 기대하고 있습니다​

삼성전자는 현재 주요 고객사인 엔비디아의 품질 검증 과정에서 의미 있는 진전을 이루었으며, 올해 4분기부터 HBM3E 공급을 확대할 계획입니다. 엔비디아와 같은 주요 고객사와의 협업을 통해 고성능 메모리 공급망을 확장함으로써, 경쟁사와의 실적 격차를 줄이고 수익성을 높이려는 전략을 강화하고 있습니다​

 

고객 맞춤형 HBM과 파운드리 다양화의 의미

HBM4 시장에서 삼성전자가 선택한 파운드리 협업과 고객 맞춤형 기능 제공은 기업의 유연성을 강화하고, 각 고객의 개별적인 요구에 더 빠르게 대응할 수 있게 합니다. 특히, 버퍼리스(Bufferless) HBM과 같은 기술을 통해 파운드리 기업과의 협력에서 전력 효율성을 높이고, 성능 향상을 가능케 하며, 이를 통해 시장에서의 경쟁력을 지속적으로 강화하고자 합니다​

 

결론

삼성전자의 HBM4 전략은 차세대 메모리 시장에서의 기술 혁신을 이루기 위한 중요한 단계로, SK하이닉스와 TSMC라는 강력한 경쟁 구도 속에서 독창적인 해결책을 마련하고자 합니다. TSMC와의 협력은 고객 요구를 충족하기 위한 유연한 접근으로, 삼성전자가 HBM4 시장에서 더 큰 점유율을 확보하고, 글로벌 반도체 시장에서의 주도권을 강화할 수 있는 계기가 될 것입니다. 이러한 전략적 전환을 통해 삼성전자는 HBM 메모리 시장에서 경쟁사와의 격차를 줄이며, 반도체 시장에서의 장기적 성장을 도모하고 있습니다.

 

(참고) 반도체 핵심 용어 쉬운 정리

1. HBM (High Bandwidth Memory): 고대역폭 메모리(HBM)는 고속 데이터 전송과 고용량 처리가 필요한 AI, 머신러닝, 고성능 컴퓨팅 분야에 필수적인 메모리입니다. 기존 D램과 달리 HBM은 칩을 적층 구조로 배치하여 높은 데이터 대역폭을 제공하며, 삼성전자는 HBM4를 통해 전력 효율과 성능을 크게 개선하려 합니다​​. 비유하자면, 고속도로라고 할 수 있습니다. HBM은 데이터가 더 빠르게 오갈 수 있는 고속도로 같은 역할을 하며, 일반 메모리보다 더 많은 양의 데이터를 동시에 전송할 수 있습니다. 마치 출퇴근 시간에 혼잡한 일반 도로 대신 고속도로가 더 많은 차를 신속하게 통과시키는 것과 유사합니다.
2. D램 (Dynamic Random-Access Memory): D램은 삼성전자 메모리 생산의 주요 분야 중 하나로, 일반적으로 컴퓨터 메인 메모리로 사용되는 반도체입니다. HBM도 D램 기반이지만, 적층 구조로 인해 고성능 및 대용량 데이터 처리에 적합합니다​. 비유하자면, 책상 위의 공책과 같습니다. D램은 컴퓨터가 작동하는 동안 자주 사용하는 데이터를 임시로 저장하는 메모리입니다. 공책에 메모를 쓰듯이, D램은 필요한 정보를 빠르게 기록하고 지웁니다. 다만, 컴퓨터가 꺼지면 공책의 메모가 사라지듯 D램의 정보도 사라집니다.
3. 로직 다이 (Logic Die): 메모리 내부에서 데이터 흐름을 제어하는 두뇌 역할을 하는 칩입니다. HBM4에서는 로직 다이가 4㎚ 공정을 사용해 전력 효율성을 높이고, TSMC와 같은 외부 파운드리에서 제조하여 고객 맞춤화가 가능합니다. 로직 다이의 성능은 고성능 메모리와 AI 칩에 필수적인 요소입니다​​. 비유하자면, 공장 생산라인에서 일하는 ‘매니저’와 같습니다. 로직 다이는 데이터를 관리하고 처리하는 역할을 하며, 고속도로 위의 신호등처럼 데이터를 제어해 각 반도체가 원활하게 작동하게 합니다. 특히 HBM에서 로직 다이는 데이터를 어떻게, 어디로 보낼지를 지시하는 중요한 역할을 합니다.
4. 파운드리 (Foundry): 반도체 설계 회사가 생산을 위탁하는 제조 공정을 뜻하며, 삼성과 TSMC가 주요 파운드리 기업으로 활동 중입니다. 삼성은 자사 파운드리 외에도 TSMC와 협력해 다양한 고객 요구에 맞는 HBM4 로직 다이를 제작할 계획입니다​. 비유하자면, 맞춤형 가구를 제작해주는 공장입니다. 파운드리는 반도체 설계 회사가 설계한 대로 반도체 칩을 대신 생산하는 공장입니다. 예를 들어, 설계자가 도면을 준비해주면 그 도면에 맞춰 정확히 가구를 만들어주는 맞춤 제작 공장과 비슷한 개념입니다. 삼성과 TSMC가 이러한 파운드리 역할을 수행하며, 고객 요구에 맞춰 특정 반도체 부품을 제작합니다.
5. 3D 적층 구조 (3D Stacking): 기존 수평 배치에서 나아가 메모리 칩을 세로로 쌓아올려 공간 효율을 높이고 데이터 전송 속도를 높이는 기술입니다. GPU 위에 HBM을 쌓는 방식으로 적용되어 고속 연산 환경에서 큰 이점을 제공합니다​. 비유하자면, 마치 여러 층으로 된 고층 빌딩과 같습니다. 기존의 반도체는 평평하게 놓인 단층 구조였지만, 3D 적층 구조에서는 고속 연산이 가능하도록 메모리 층을 쌓아 올립니다. 여러 층이 수직으로 쌓여 있어, 필요한 데이터가 더 빨리 오갈 수 있습니다.
6. 턴키 솔루션 (Turnkey Solution): 고객이 복잡한 과정을 신경 쓰지 않고 원하는 결과물만 받으면 되는 솔루션입니다. 삼성전자는 기존에 자체적으로 D램 및 로직 다이를 생산하고 이를 최종 제품으로 제공하는 턴키 솔루션을 유지해 왔으나, 일부 공정에서 파운드리 협력을 통해 고객 맞춤형 요구에도 대응할 수 있도록 전략을 수정하고 있습니다​. 비유하자면, 새 집을 사서 바로 입주할 수 있는 상태로 제공하는 것과 유사합니다. 집을 짓는 모든 과정을 포함해, 고객이 원하는 최종 제품까지 완성해 제공하는 방식입니다. 삼성의 턴키 솔루션은 고객이 반도체 제작의 모든 단계에 관여하지 않아도 되는 형태로, 삼성전자가 필요한 모든 부분을 처리해 최종 반도체를 제공합니다.
7. 버퍼리스 (Bufferless) HBM: 메모리 내부에 데이터 저장을 위한 버퍼가 없는 형태의 HBM으로, 전력 효율을 높이기 위한 기술입니다. 삼성전자는 TSMC와 이 버퍼리스 HBM을 공동 개발해 전력 효율성 및 속도를 한층 향상시키려 합니다​​. 비유하자면, 주방에서 쓰는 ‘선반 없는 냉장고’처럼, 불필요한 중간 공간을 없애는 것과 같습니다. 기존 HBM에서 데이터 임시 저장을 위한 버퍼 공간이 필요했지만, 버퍼리스 HBM은 버퍼가 없어 전력 소모를 줄일 수 있습니다. 마치 선반 없는 냉장고처럼 빈 공간 없이 더 효율적으로 음식을 넣고 빼는 느낌입니다.
8. AI 및 데이터 센터: HBM의 주된 수요처로, 인공지능(AI)과 데이터 센터에서의 대규모 데이터 처리 및 고성능 연산에 필수적인 메모리 솔루션입니다. 삼성전자는 HBM4를 통해 AI와 데이터 센터의 수요에 맞춰 높은 성능과 대용량 메모리의 공급을 확대할 계획입니다​. 비유하자면, 대형 물류 창고로 볼 수 있습니다. AI와 데이터 센터는 대규모 데이터 처리가 필요해 고성능 메모리가 필요합니다. 삼성전자의 HBM은 마치 물류 창고에 쌓여 있는 엄청난 양의 물건을 신속하게 정리하고 운반하는 고속 기계와 같습니다.