DEEP RESEARCH · 반도체 / HBM4

HBM4: 삼성전자 vs SK하이닉스, 그리고 커스텀 HBM

AI 가속기 시대의 6세대 HBM 기술 전환, 수율 경쟁, 로직 베이스 다이, 하이브리드 본딩, cHBM 전략

작성일: 2025-06-27 · 반도체 메모리 경쟁 분석 · 네이버블로그 원문

0. 결론 먼저

공식 사실: 원문은 HBM4가 기존 1024-bit에서 2048-bit로 두 배 확장된 I/O 인터페이스와 로직 공정을 통합한 베이스 다이를 특징으로 하며, HBM3E 대비 30% 이상의 가격 프리미엄이 형성될 것으로 예상한다고 정리한다.

1. HBM4 경쟁 구도

2. 기술 분기점: 1b 안정성 vs 1c 도약

SK하이닉스와 마이크론은 HBM3E 양산에 사용된 성숙한 1b급 D램 공정을 HBM4에도 활용해 D램 자체의 생산 리스크를 줄인다. 삼성전자는 HBM4에 차세대 1c D램을 적용한다. 성공하면 성능, 전력 효율, 집적도에서 근본 우위를 얻을 수 있지만, 원문은 1c 초기 수율이 30% 미만에서 최근 50~70% 수준까지 개선된 것으로 보고되었다고 정리한다.

3. 로직 베이스 다이와 파운드리 역학

HBM4의 베이스 다이는 단순 신호 전달층에서 로직 기능을 통합하는 구조로 진화한다. 2048-bit 인터페이스, 신호 무결성, 지연 시간 감소, 데이터 경로 효율화가 필요하기 때문이다. SK하이닉스와 마이크론은 TSMC를 활용하고, 삼성전자는 자사 4nm 공정으로 로직 베이스 다이를 자체 생산하려 한다.

해석: 여기서 삼성의 IDM 장점이 드러난다. D램, 로직 설계, 파운드리, 패키징, 테스트까지 묶은 턴키 솔루션은 구글, 마이크로소프트, 메타처럼 맞춤형 HBM을 원하는 고객에게 강한 메시지다. 반대로 수율이 안 나오면 전 공정 통합은 장점이 아니라 병목이 된다.

4. 하이브리드 본딩의 양날의 검

원문은 삼성전자의 경쟁력이 1c D램과 하이브리드 본딩이라는 두 기술의 동시 성공 여부에 달려 있다고 본다. 이 기술들은 성공 시 성능, 집적도, 전력 효율에서 우위를 제공하지만, 단기적으로는 검증되지 않은 두 고난도 공정이 누적 수율 문제를 만들 수 있다. 따라서 삼성의 신기술은 장기 승리의 길이면서 단기 취약점이다.

5. 커스텀 HBM의 부상

표준 JEDEC 사양의 HBM과 함께 특정 고객의 AI 가속기(XPU)에 맞춘 커스텀 HBM(cHBM)이 부상하고 있다. 원문은 맞춤형 인터페이스와 베이스 다이 설계를 통해 PPA를 극대화하고, 메모리 I/O 인터페이스 크기 축소로 확보한 실리콘 공간 최대 25%를 활용하거나 HBM 스택 수를 33% 더 늘릴 수 있으며, 표준 HBM 인터페이스 대비 전력 소비를 최대 70% 절감할 수 있다고 정리한다.

6. 관전 포인트

• 삼성전자: 1c D램의 분기별 수율 성숙도, HBM용 4nm 로직 다이 수율, SAINT-D 하이브리드 본딩 라인 수율, 엔비디아 품질 인증 시점
• SK하이닉스: HBM4 양산 시점, 공급 물량 확약, HBM4E 하이브리드 본딩 전환 로드맵, TSMC 협력의 추가 성능 개선
• 마이크론: 2026년 양산 전 고객 인증, 전력 효율 차별화, 미국 기반 공급망 프리미엄