삼성전자가 지난해 10월 서울 강남구 코엑스에서 열린 ‘제27회 반도체대전(SEDEX 2025)’에서 전시한 HBM3E와 HBM4. [삼성전자 뉴스룸]

[헤럴드경제=김현일 기자] 삼성전자가 부침을 겪었던 고대역폭메모리(HBM) 시장에서 빠르게 입지를 회복한 데에는 메모리부터 파운드리, 패키징에 이르기까지 모든 사업을 영위하고 있는 ‘종합 반도체 기업(IDM)’으로서의 시너지가 주효했다는 평가가 나온다.

29일 분기 기준 역대 최고 영업이익(16조4000억원)을 발표한 삼성전자 디바이스솔루션(DS)부문은 올해 6세대 제품 HBM4의 기술력을 앞세워 엔비디아는 물론 AMD와 빅테크 업체들의 주문형반도체(ASIC)까지 전방위 공략에 나선다는 계획이다.

삼성전자의 HBM4는 고객들로부터 ‘삼성이 돌아왔다’는 평가를 받을 만큼 기술 우위를 인정받고 있다. 다음달부터 글로벌 고객사를 대상으로 양산 출하에 나서며 본격적인 고성장 구간 진입을 기대하고 있다.

삼성전자 HBM4는 1초당 11.7Gb(기가비트)의 업계 최고 속도로, 제덱(JEDEC) 표준 속도인 8Gb를 약 37% 초과한다. 데이터가 오가는 통로(I/O)를 확대해 단일 스택 기준 총 메모리 대역폭도 초당 3TB(테라바이트)로 끌어올렸다. 역시 현재 업계 최고 수준이다.

HBM3E의 부진을 만회하기 위해 HBM4에 선단공정을 적용하는 강수에 힘입어 ‘기술의 삼성’이라는 과거 명성을 빠르게 되찾고 있다는 분석이다.

삼성전자는 경쟁사보다 앞선 수준의 1c(10나노급 6세대) D램을 HBM4에 선제적으로 적용했다. HBM4의 가장 밑단인 베이스 다이는 자체 4나노 파운드리 공정으로 만들었다. 반도체 부문 내 각 사업부의 역량을 하나로 끌어모아 완성도를 높이고 양산 안정성까지 확보했다는 설명이다.

전력 효율도 대폭 개선했다. 4나노 베이스 다이를 기반으로 설계 기법을 최적화하며 HBM3E보다 에너지 효율을 40% 개선해 발열 문제를 해결했다.

JP모건은 삼성전자의 2026년 HBM 비트(bit) 출하량이 전년 대비 128% 이상 성장할 것으로 내다봤다. 이는 경쟁사들의 HBM 매출 비중이 전년 대비 둔화할 것이란 전망과 대비된다.

특히 엔비디아 일변도에서 벗어나 빅테크 기업들의 ASIC까지 AI 가속기 시장에 가세한 점도 기회 요인으로 꼽힌다. 앞서 삼성전자의 HBM3E를 도입한 구글, AMD 등이 HBM4에서도 삼성전자와 긴밀한 협업 관계를 이어갈 것으로 예상된다.

삼성전자는 HBM4에 이어 HBM4E(7세대), HBM5(8세대), 맞춤형(커스텀) HBM 등 차세대 제품에 들어가는 D램 생산 준비도 순조롭게 진행 중이다. HBM4 개발 과정에서 1c 공정 기반의 수율을 확보한 만큼 향후 HBM4E 및 맞춤형 HBM 시장에서 경쟁할 체력을 조기에 갖췄다는 판단이다.

업계는 HBM 세대가 진화할수록 더 큰 대역폭과 용량을 요구하고 있어 성능과 전력효율, 열저항 특성을 좌우할 베이스 다이의 중요성도 더욱 높아질 것으로 보고 있다.

삼성전자는 HBM 베이스 다이의 공정 최적화 작업을 지속해 성능은 물론 전력과 방열 특성의 한계를 극복하는 데 주력한다는 계획이다.