SK하이닉스, 발열 잡는 'iHBM' 공개…AI 효율 높여

[아이뉴스24 박지은 기자] SK하이닉스가 인공지능(AI) 반도체 핵심 부품인 고대역폭메모리(HBM)의 발열을 줄이는 신규 기술 ‘iHBM’을 26일 공개했다.

HBM은 여러 개의 D램을 수직으로 쌓아 데이터 처리 속도를 높인 메모리 반도체다. AI 서버와 그래픽처리장치(GPU)에 주로 들어간다. 최근 AI 연산량이 급증하면서 HBM 성능 경쟁도 치열해지고 있다.

문제는 발열이다. HBM 적층 단수가 높아지고 속도가 빨라질수록 열이 크게 증가하기 때문이다. 업계에서는 발열 제어가 차세대 HBM 경쟁력의 핵심 요소로 꼽힌다.

AI 반도체는 막대한 전력을 사용하며 초당 대규모 데이터를 처리한다. 이 과정에서 열이 제대로 제어되지 않으면 속도 저하나 오류, 제품 수명 단축 등이 발생할 수 있다. GPU와 HBM이 밀집 배치되는 AI 서버 특성상 방열 기술 중요성도 빠르게 커지고 있다.

엔비디아 등 AI 반도체 업체들이 최근 액체 냉각과 수랭 시스템 도입을 확대하는 것도 같은 이유다. 업계에서는 향후 HBM 경쟁이 단순 적층 단수 경쟁을 넘어 발열과 전력 효율 경쟁으로 확대될 것으로 보고 있다.

SK하이닉스의 iHBM은 HBM 패키지 내부에 열을 외부로 빼내는 냉각 구조를 넣은 것이 특징이다.

기존 HBM은 열이 메모리 칩을 거쳐 외부로 빠져나가는 구조였다. 반면 iHBM은 열이 가장 많이 발생하는 구간에 별도 냉각 통로를 추가해 발열을 빠르게 분산시키는 방식이다.

SK하이닉스는 이를 통해 기존 대비 열저항을 30% 이상 낮췄다고 설명했다. 고온·고부하 환경에서도 안정적인 동작 특성을 확보했다는 설명이다.

이번 기술에는 ‘ICE(Integrated Cooling Elements)’라는 냉각 요소가 적용됐다. 전기는 통하지 않지만 열 전도율이 높은 실리콘 소재를 활용해 HBM 내부에 추가 열 배출 경로를 만드는 구조다.

양산성도 고려했다. SK하이닉스는 기존 양산 공정인 어드밴스드 MR-MUF 기반 웨이퍼레벨패키징(WLP) 기술을 적용해 대량 생산 안정성을 확보했다고 밝혔다.

고객사 기존 시스템 환경과의 설계 호환성도 높여 별도 구조 변경 없이 적용 가능하다는 설명이다.

SK하이닉스는 향후 HBM5 등 차세대 제품부터 iHBM 기술 적용을 추진할 계획이다. 고성능 컴퓨팅(HPC)과 AI 데이터센터 시장 확대에 대응해 시스템 안정성과 전력 효율을 높이겠다는 전략이다.

증권가에서는 AI 확산으로 메모리 반도체 시장 구조 자체가 변화하고 있다는 분석도 나온다.

대신증권은 최근 보고서에서 AI 수요 확대와 생산능력(CAPA) 증가 제한으로 메모리 수급 불균형이 당분간 이어질 것으로 전망했다. 메모리 업체들이 공격적인 증설보다 수익성과 주주환원 중심 전략을 강화하면서 업황 변동성도 과거보다 줄어들 가능성이 있다는 분석이다.

이강욱 SK하이닉스 부사장(PKG개발 담당)은 “iHBM은 메모리 설계 역량과 첨단 패키징 기술을 결합한 발열 제어 설루션”이라며 “AI 메모리 경쟁력을 더욱 강화해 나가겠다”고 말했다.