"삼성서 처음 있는 일"…에이스 400명 투입 '역대급 승부수'
삼성전자가 차세대 고대역폭메모리(HBM)를 엔비디아에 납품하기 위해 반도체 에이스 임직원 400여 명을 투입했다. 삼성전자가 특정 고객사를 뚫기 위해 이렇게 많은 인력을 투입한 것은 유례없는 일이다. ‘HBM 큰손’인 엔비디아를 잡아야 시장 주도권을 쥘 수 있다는 판단에 회사 역량을 총동원한 것이라는 분석이 나온다.
6일 산업계에 따르면 삼성전자는 현존 최고 성능 HBM인 ‘HBM3E 12단’ 제품을 오는 3분기 엔비디아에 납품하기 위해 최근 100명 규모의 태스크포스(TF)를 조직했다. “HBM의 품질·수율을 올려 납품을 서둘러달라”는 엔비디아의 요청에 따라 이 TF는 수율 향상에 집중적으로 매달리는 것으로 알려졌다. 1차 목표는 이달 엔비디아의 품질 인증 테스트를 통과하는 것이다. 나머지 300여 명은 HBM4 개발팀에 배속됐다. 이들은 이르면 연말께 HBM4 개발을 완료해 내년 엔비디아 문을 두드린다는 계획이다.
‘HBM 전쟁’ 총성은 울렸다…삼성, 판 뒤집기 vs SK, 1등 굳히기
AI칩 ’10년 패권’ 좌우할 차세대 HBM
“경쟁력은 한순간에 확보할 수 있는 게 아니다. 하지만 자만하지 않겠다.”(곽노정 SK하이닉스 사장)
3분기부터 열리는 ‘5세대 고대역폭메모리’(HBM3E) 시장을 놓고 삼성과 SK가 전열을 가다듬고 있다. HBM3E의 ‘큰손’인 엔비디아의 올해 발주 물량(10조원 이상 추정) 수주전에서 승리하기 위해서다. 삼성과 SK가 똑같은 사양의 HBM 제품을, 똑같은 고객에게, 똑같은 시기에 납품 대결을 벌인 건 이번이 처음이다.
승부처는 D램 12개를 쌓아 만든 12단 제품. 현재 두 회사 모두 시제품을 엔비디아에 보내 속칭 ‘퀄 테스트’(quality test·품질 검증)를 받고 있다. 결과는 한두 달이면 나온다. 시장에선 두 회사 모두 엔비디아의 승인을 받을 가능성이 큰 만큼 승패는 얼마나 많은 주문을 따내느냐에 달렸다고 말한다. 물량을 많이 따낸 기업엔 ‘HBM 패권 기업’이란 타이틀이, 상대적으로 수주량이 적은 회사엔 ‘HBM 2등 기업’이란 낙인이 찍힌다는 얘기다. 고부가가치 수주형 제품HBM은 엔비디아의 그래픽처리장치(GPU)와 함께 인공지능(AI) 시대의 ‘슈퍼스타’로 떠오른 반도체다. 이렇게 만든다. 우선 D램 단품을 얇게 깎아 차곡차곡 쌓는다. 그다음 칩을 관통하는 구멍을 수천 개 뚫고, 거기에 전도성 물질을 채운다. 이른바 ‘실리콘관통전극(TSV)’ 기술을 활용해 쌓아 올린 D램의 위아래를 전기적으로 연결, 마치 한몸처럼 움직이게 한다. 고층 아파트에 엘리베이터를 설치하는 것과 비슷한 개념이다.
D램 여러 개를 쌓은 만큼 대역폭(한 번에 데이터를 보내는 능력)과 저장용량이 일반 D램보다 10배 이상 크다. 그래서 AI 시대 필수품이란 평가를 받는다. AI 가속기(데이터 학습·추론에 특화된 반도체 패키지)의 두뇌 역할을 하는 GPU가 쉼 없이 일을 할 수 있도록 옆에서 대용량 데이터를 보관했다가 빠르게 보내주는 최적의 파트너다.
HBM은 당초 AI와 거리가 멀었다. 2010년 게임용 그래픽카드 업체 엔비디아, AMD가 메모리 반도체 기업에 고대역폭 D램을 요청한 게 시작이다. 그래픽카드가 고화질 게임을 소화하려면 대용량 픽셀 데이터를 빠르게 처리해야 하는데, 당시 GPU를 돕는 일반 D램의 성능이 떨어졌기 때문이다.
SK는 AMD와 짝을 이뤄 공동 연구를 시작했다. 3년 뒤인 2013년 2월 SK는 첫 HBM을 공개했다. 그 제품을 2015년 6월 리사 수 AMD 최고경영자(CEO)가 세상에 데뷔시켰다. 거기까지였다. 당시 HBM 가격은 그래픽 D램(GDDR)보다 두세 배 비쌌는데, 성능은 그만큼 안 나왔다. AMD는 돈값 못하는 HBM을 그래픽카드에 넣는 걸 포기했다.
사장 위기에 내몰린 HBM을 살린 건 엔비디아였다. HBM이 대용량 데이터 처리에 적합하다는 데 주목해 서버용 제품에 적용한 것. 그렇게 2016년 출시한 AI 가속기 ‘테슬라 P100’에 HBM2를 장착했다. 하지만 그때만 해도 AI 가속기 수요는 많지 않았고, HBM은 전체 D램 매출의 5%도 안 되는 마이너 제품이었다. AI 붐에 기사회생한 HBM
삼성은 뒤늦게 HBM3 양산에 들어갔지만, ‘잃어버린 5년’의 벽은 높았다. 엔비디아와 SK가 단단하게 구축한 ‘HBM 동맹’은 아무리 흔들어도 쉽게 깨지지 않았다. 삼성은 일반 서버 등에 들어가는 HBM2 등 저가 제품으로 명맥을 이어가는 데 만족해야 했다. 젠슨 황 “HBM3E 12단 서둘러 달라”삼성이 HBM3E 12단 제품에 회사 역량을 집중하는 이유다. HBM3E는 대역폭을 초당 1180~1280GB까지 끌어올린 제품이다. 사실상 동일한 조건에서 SK와 승부하는 만큼 충분히 승산이 있다는 게 삼성의 생각이다. 엔비디아가 HBM 납품처를 늘리려는 움직임을 보이는 것도 삼성에 호재다.
삼성은 지난 2월 업계 최대 용량인 36GB HBM3E 12단 제품을 세계 최초로 개발했다. HBM3 8단보다 AI 학습 훈련 속도를 평균 34% 향상할 수 있는 제품이다. 현재 진행 중인 엔비디아 테스트를 통과하면 3분기에는 납품이 성사될 것으로 업계는 내다보고 있다. SK 역시 이달 샘플을 보낸 뒤 3분기에 12단 제품 공급에 나선다는 계획이다.
두 회사가 이 제품에 목을 매는 건 엔비디아의 차세대 AI 가속기 B200, GB200에 장착될 가능성이 크기 때문이다. 이들 제품은 현재 주력제품인 H100 대비 성능이 최대 30배 향상된 차세대 핵심 AI 가속기다. H100과 H200에는 HBM3가 각각 4개, 6개 장착됐는데, B200에는 HBM3E 8단 8개가 들어간다. B200과 GB200의 업그레이드 버전엔 HBM3E 12단이 8개 이상 들어갈 가능성이 크다. 올해 HBM 시장 규모가 지난해(43억달러)보다 네 배 늘어난 169억달러(약 24조원)에 이를 것으로 예상되는 이유다. 2030년께는 HBM 시장 규모가 50조원까지 커질 것이란 전망도 나온다.
젠슨 황 엔비디아 CEO는 삼성과 SK의 경쟁을 부추기며 이른 납품을 주문한 것으로 알려졌다. 몇 달 뒤면 삼성이 판을 뒤집을지, SK가 1등 자리를 굳힐지 여부가 판가름 난다.
황정수 기자 [email protected]