인공지능(AI) 반도체 시장을 둘러싼 경쟁이 치열해지는 가운데 삼성전자가 차세대 고대역폭메모리(HBM) 기술 청사진을 공개했다. 삼성전자는 전 세계 최초로 8세대 HBM인 HBM5 실물 모형을 선보이며 기술 주도권 확보에 나섰다. SK하이닉스 역시 차세대 열 제어 기술을 발표하면서 양사의 차세대 HBM 경쟁이 한층 뜨거워지고 있다.
삼성전자는 2일 대만 타이베이에서 열린 ‘컴퓨텍스 2026’에서 HBM5 목업을 공개했다. 삼성전자가 HBM5 실물을 외부에 공개한 것은 이번이 처음이다. 행사에 참석한 송재혁 삼성전자 CTO는 AI 산업이 빠르게 성장하는 상황에서 메모리와 파운드리(반도체 위탁 생산), 로직, 패키징을 아우르는 통합 경쟁력이 중요해지고 있다고 강조했다.
이번에 공개된 HBM5의 핵심은 새로운 열 관리 기술인 HPB(Heat Path Block)다. 이는 AI 반도체 성능이 높아질수록 발열 문제가 커지는 만큼 이를 해결하기 위한 전용 기술이다. 삼성전자는 다이와 다이 사이에서 발생하는 열을 보다 효과적으로 분산하고 외부로 배출할 수 있도록 HPB 구조를 설계했다고 설명했다.
특히 HBM5에는 삼성전자 자체 파운드리 2나노 공정으로 생산한 베이스 다이가 적용될 예정이다. 베이스 다이는 HBM을 구성하는 각 D램 층(코어다이)에서 대량의 데이터를 모아 GPU로 전송할 경우 전력과 신호를 제어하는 핵심 부품이다. 이에 따라 베이스 다이의 발열을 조절하는 기술이 반도체 시장의 핵심 경쟁력으로 떠오르고 있다.
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삼성전자는 이미 HBM4E를 기반으로 HPB 기술 검증을 마친 상태다. 송 CTO는 “일종의 굴뚝 같은 구조의 별도 열전달 경로를 추가해 열 저항을 낮추고 동작 안정성을 높였다”라며 “고대역폭·고집적 AI 환경에서 성능 향상에 중요한 역할을 할 것”이라고 밝혔다.
이와 함께 삼성전자는 최근 업계 최초로 샘플 출하를 완료한 HBM4E 웨이퍼와 칩셋도 전시했다. 삼성전자 HBM4E는 최선단 1c D램과 4나노 공정 베이스 다이를 결합해 핀당 14Gbps 속도로 동작하며 최대 16Gbps, 4TB/s급 대역폭 구현에 성공했다.
삼성전자의 국내 경쟁사인 SK하이닉스도 차세대 HBM 시장 공략에 속도를 내고 있다. SK하이닉스는 지난달 HBM 패키지 내부에 냉각 구조를 적용한 신기술인 ‘iHBM’을 공개했다. 이는 AI 가속기에서 발생하는 열을 효과적으로 제어하기 위한 기술로, 차세대 제품인 HBM5(8세대) 적용을 목표로 개발되고 있다.
iHBM은 발열이 집중되는 베이스 다이 주변에 열이 빠르게 이동할 수 있는 통로를 만드는 방식이다. 열전도율이 높은 실리콘 소재를 활용해 열 저항을 약 30% 낮출 수 있으며, 고온 환경에서도 안정적인 작동이 가능하다는 것이 SK하이닉스 측의 설명이다.
현재 HBM 시장에서는 SK하이닉스와 삼성전자가 차세대 선도자 자리를 두고 경쟁하고 있다. AI 반도체 성능 경쟁이 발열 관리 기술 경쟁으로 확대되면서 HBM5 시장에서 어느 기업이 우위를 확보할지에 반도체 업계의 관심이 집중되는 분위기다.
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