곽노정 SK하이닉스 "48GB 16단 HBM3E 내년 초 샘플 공급"

[아이뉴스24 권용삼 기자] 곽노정 SK하이닉스 대표가 4일 서울 삼성동 코엑스에서 열린 'SK 인공지능(AI) 서밋 2024'에서 "HBM3E(5세대) 48GB 16단 제품을 개발 중이며, 내년 초 샘플을 제공할 예정"이라고 밝혔다.

곽노정 사장은 이날 '차세대 AI 메모리의 새로운 여정, 하드웨어를 넘어 일상으로'를 주제로 한 기조 연설에서 메모리 반도체의 개념 변화를 소개하고, SK하이닉스가 미래를 위해 준비 중인 AI 반도체 기술과 제품들을 소개했다.

곽 사장은 이번 행사에서 SK하이닉스가 양산하고 있는 '월드 퍼스트' 제품, 향후 개발, 양산할 '비욘드 베스트' 제품들을 소개했다. 또 AI 시대에 시스템 최적화를 위한 '옵티멀 이노베이션' 제품들에 대한 양산 계획도 설명했다.

곽 사장은 "'HBM4'부터 16단 시장이 본격적으로 열릴 것으로 예상된다"며 "이에 대비해 당사는 기술 안정성을 확보하고자 48GB 16단 'HBM3E'를 개발 중"이라며 "내년 초 고객에게 샘플을 제공할 예정"이라고 소개했다.

이어 "16단 제품을 생산하기 위해 당사는 12단 제품에서 양산 경쟁력이 입증된 '어드밴스드 MR-MUF' 공정을 활용할 계획"이라며 "백업 공정으로써 '하이브리드 본딩' 기술도 함께 개발하고 있다"고 덧붙였다.

'고대역폭메모리(HBM)'는 여러 개의 D램을 수직으로 연결해 기존 D램보다 데이터 처리 속도를 혁신적으로 끌어올린 고부가가치, 고성능 제품이다. 1세대(HBM)-2세대(HBM2)-3세대(HBM2E)-4세대(HBM3)-5세대(HBM3E) 순으로 개발됐다.

SK하이닉스는 지난 3월 글로벌 AI칩 시장을 주도하고 있는 엔비디아에 5세대 제품인 'HBM3E' 8단을 업계 최초로 납품하기 시작했으며, 지난달에는 HBM3E 12단 제품을 세계 최초로 양산을 시작해 오는 4분기 출하할 계획이다.

'MR-MUF'는 반도체 칩을 쌓아 올린 뒤 칩과 칩 사이 회로를 보호하기 위해 액체 형태의 보호재를 공간 사이에 주입하고, 굳히는 공정으로, 칩을 하나씩 쌓을 때마다 필름형 소재를 깔아주는 기존 방식 대비 공정이 효율적이고, 열 방출에도 효과적이다.

SK하이닉스의 '어드밴스드 MR-MUF'는 기존 공정보다 칩을 쌓을 때 가해지는 압력을 줄이고, '휨 현상 제어'도 우수해 안정적인 HBM 양산성을 확보하는 데 핵심이라는 평가를 받고있다.

곽 사장은 "자체 시뮬레이션을 통해 16단 제품은 12단 대비 학습성능은 18%, 추론 성능은 32% 가량 개선되는 것을 확인했다"며 "향후 추론을 위한 AI 가속기 시장이 커질 것으로 예상되는 가운데, 16단 HBM3E는 향후 당사의 AI 메모리 넘버원 위상을 더욱 공고히 해줄 것으로 기대된다"고 강조했다.

이와 함께 곽 사장은 '비욘드 베스트' 제품에 대해선 "AI의 단계적 발전에 따라 AI 메모리에 요구되는 스펙도 다양화되고 어려워지고 있다"며 "이에 대응하기 위해 저전력, 고성능을 특징으로 하는 탈부착이 가능한 'LPCAMM2 모듈' PC와 향후 데이터센터까지 확장할 계획"이라고 말했다.

이어 "PC, 스마트폰용 1cnm 기반 '저전력더블데이터레이트(LPDDR)5'와 'LPDDR6'도 개발 중"이라며 "낸드 역시 'PCIe 6세대 솔리드스테이트드라이브(SSD)'와 고용량 '쿼드레벨셀(QLC) 기반 eSSD', '유니버설플래시스토리지(UFS) 5.0' 등 본격적인 AI 시대 고객의 니즈를 만족시킬 수 있는 만만의 준비를 하고 있다"고 덧붙였다.

곽 사장은 "SK하이닉스는 'HBM4'부터 '베이스 다이'에 로직 공정을 도입할 예정"이라며 "글로벌 1위 파운드리(반도체 위탁생산) 협력사와의 원팀 파트너십을 기반으로 고객에게 최고의 경쟁력을 갖춘 제품을 제공하겠다"고 강조했다.

'베이스 다이'는 그래픽처리장치(GPU)와 연결돼 HBM을 컨트롤하는 역할을 수행하는 다이다. HBM은 베이스 다이 위에 D램 단품 칩인 '코어 다이'를 쌓아 올린 뒤 이를 '실리콘관토전극(TSV)' 기술로 수직 연결해 만들어진다.

'옵티멀 이노베이션' 전략도 공개했다. 곽 사장은 "커스텀 HBM은 용량과 대역폭, 부가 기능 등 고객의 다양한 요구를 반영해 성능을 최적화한 제품으로, 향후 AI 메모리의 새로운 패러다임이 될 것"이라며 "AI 시스템 구동을 위해선 서버에 탑재된 메모리 용량이 대폭 증가해야 한다. 이를 위해 당사는 여러 메모리를 연결해 대용량을 구현하는 컴퓨팅익스프레스링크(CXL)를 준비 중"이라고 말했다.

이어 "초고용량 QLC eSSD를 개발해 고객이 더 많은 데이터를 더 작은 공간에서 저전력으로 이용할 수 있도록 준비하겠다"며 "메모리 병목 현상을 극복하기 위해 메모리에 연산 기능을 더한 '프로세스인메모리(PIM)', '컴퓨테이셔널 스토리지' 같은 미래 필수 기술을 개발하고 있다"고 덧붙였다.