[빅데이터뉴스 김다경 기자] 엔비디아가 2027년 출시 예정인 '루빈 울트라'의 사양 축소를 검토하고 있다는 분석이 나오면서 HBM 경쟁 구도에도 변화가 감지된다. 16단 초고적층보다 12단 양산 경쟁의 중요성이 커지자 삼성전자와 SK하이닉스가 12단 HBM4E 공급전에 돌입했다.

19일 업계에 따르면 엔비디아는 루빈 울트라에 GPU당 최대 1TB(테라바이트) 규모의 HBM4E를 탑재하는 방안을 제시해왔으나, 최근 컴퓨트 다이를 절반 수준으로 줄이고 HBM 큐브 수도 8개로 축소하는 대안이 부상하고 있다는 분석이 제기되고 있다.
기존 사양은 1TB 컴퓨트 레티클 4개와 HBM 큐브 16개, 16단 적층 구조를 적용한 초고사양 설계다. 컴퓨트 다이를 절반으로 축소할 경우 GPU당 총 HBM 용량은 384GB 수준으로 낮아진다.

배경으로는 첨단 패키징과 메모리 수율 문제가 꼽힌다. TSMC의 첨단 패키징 기술인 CoWoS는 칩 면적이 커질수록 패키지 전체가 휘는 워피지(Warpage) 현상이 일어나고 수율 확보가 어려워지며 여기에 16단 HBM4E는 더 많은 D램을 쌓아야 하는 만큼 열 관리와 신호 안정성 난이도가 높아지기 때문이다.

이 같은 변화는 국내 메모리 업계의 경쟁 구도에도 영향을 미치고 있다. 앞서 누가 먼저 16단 HBM4E를 구현하는지 경쟁도 있었지만 최근에는 12단 제품의 조기 공급과 안정적인 양산 능력이 더 중요해졌다는 평가가 나온다.

앞서 삼성전자는 지난 5월 말 세계 최초로 12단 48GB HBM4E 샘플을 글로벌 고객사에 공급한 바 있다. 당시 업계에서는 경쟁의 종착점이 결국 16단 HBM4E가 될 것이라는 인식이 강했지만 삼성이 시장의 주력 제품이 될 가능성이 높은 12단 제품을 가장 먼저 확보했다는 점에서 향후 고객 인증과 양산 경쟁에서 유리한 고지를 점할 수 있다는 평가가 나온다.
삼성전자의 HBM4E는 1c(10나노급 6세대) D램과 자체 파운드리 4나노 베이스 다이를 결합한 점이 특징이다. 핀당 최대 16Gbps 속도를 지원해 기존 HBM4 대비 성능을 20% 이상 끌어올렸으며 단일 스택 기준 초당 3.6TB의 대역폭을 구현했다. 또한 전력 효율은 16%, 열 저항 특성은 14% 이상 개선했다.

전날인 18일 SK하이닉스도 주요 고객사들에 HBM4E 12단 샘플 공급을 시작했다고 밝혔다. 당초 하반기 공급이 예상됐던 일정을 앞당겨 본격적인 대응에 나선 것이다. 엔비디아가 실제로 12단 중심의 현실적인 사양을 채택할 경우 HBM 시장 강자인 SK하이닉스도 늦출 수 없다는 판단이 작용한 것으로 풀이된다.

SK하이닉스는 "그동안 축적해온 HBM 선행 개발 역량과 생산 노하우를 바탕으로 HBM4E 12단 샘플을 고객들에게 선보일 수 있었다"며 "핵심 고객사들과 긴밀히 협업해 적기 양산에 만전을 기하겠다"고 설명했다.
SK하이닉스의 HBM4E는 핀당 최대 16Gbps의 데이터 처리 속도를 구현하고 전력 효율을 20% 이상 개선했다. 특히 기존 HBM에서 검증된 어드밴스드 MR-MUF 공정을 적용해 12단 적층 기준 48GB 용량을 구현하는 동시에 구조 안정성을 높였다. 열 저항 역시 HBM4 대비 약 17% 낮춰 고성능 AI 연산 환경에서도 안정적인 동작이 가능하도록 설계했다.

송명섭 iM증권 연구원은 "루빈 울트라의 실제 양산 과정에서는 패키징 워피지와 16단 HBM4E 수율 문제가 핵심 변수로 작용할 것"이라며 "결국 2027년 주력 제품은 16단보다 12단 48GB HBM4E가 될 가능성이 높다"고 분석했다.

김다경 빅데이터뉴스 기자 dk@thebigdata.co.kr